新型過(guò)渡金屬基一級(jí)相變材料的相變和磁性
發(fā)布時(shí)間：2021-04-17 20:21
MM’X型材料是一種新型磁制冷材料,具有磁熱效應(yīng)大、環(huán)境友好、原料價(jià)格低廉無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn),而備受關(guān)注。本文一部分工作主要研究了Ge、Al摻雜對(duì)MnFe0.6Ni0.4Si化合物的晶體結(jié)構(gòu)、磁性和磁熱效應(yīng)的影響。另一部分工作研究了MnFe4Si3單晶的生長(zhǎng)、表征,研究該系列材料的磁性、各向異性、磁熱效應(yīng)。主要采用X-射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）、差示熱量掃描儀（DSC）等分別研究了這些化合物的晶體結(jié)構(gòu)、磁性及磁熱效應(yīng)、比熱等。主要研究?jī)?nèi)容總結(jié)如下:1.摻雜不同元素對(duì)MnFe0.5Ni0.4M0.1Si（M=Ni、Co、Fe、Cr、Ti、Cu、Al）化合物的結(jié)構(gòu)和磁性的影響。當(dāng)M0.1=（Ni、Fe、Co、Cr、Ti、Cu、Al）0.1的順序摻雜時(shí)化合物晶體結(jié)構(gòu)從TiNiSi正交結(jié)構(gòu)變?yōu)镸n5Si3六角結(jié)構(gòu)。當(dāng)M...
【文章來(lái)源】：內(nèi)蒙古師范大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)
【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
磁制冷原理示意圖[12,13]
內(nèi)蒙古師范大學(xué)碩士學(xué)位論文7這是等溫磁化過(guò)程中磁制冷材料的磁熵變的積分表達(dá)式，是材料磁熱效應(yīng)的重要物理量。該式說(shuō)明磁熵的變化與磁化強(qiáng)度隨溫度的變化和磁場(chǎng)變化成正比關(guān)系。在給定的外加磁場(chǎng)變化下，材料本身的性質(zhì)決定磁熱效應(yīng)的大校2.2一級(jí)相變的磁熱效應(yīng)因?yàn)榇艧嵝?yīng)的大小與磁有序參量磁化強(qiáng)度的變化率成正比關(guān)系，所以變化率大處磁熱效應(yīng)大。眾所周知，磁化強(qiáng)度的變化率往往在磁相變出區(qū)最大，并且一級(jí)相變區(qū)比二級(jí)相變區(qū)要大，因此人們開(kāi)始研究一級(jí)相變磁熱效應(yīng)材料。在一級(jí)相變中，熱力學(xué)勢(shì)的一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)變化，并且熵，體積或磁化強(qiáng)度得突變。同時(shí)，一級(jí)相變的熱容量應(yīng)該是無(wú)限的，所以如何分析和測(cè)定一級(jí)相變磁熵變化成為研究的焦點(diǎn)。Pecharsky等人用一級(jí)磁相變?cè)碓敿?xì)分析了一級(jí)相變引起的磁熵變[25]。圖2.2-1磁性材料磁熵在H1，H2磁場(chǎng)下一階相變附近S-T原理圖[26]Fig2.2-1S-Tschema3ticdiagramofmagneticentropyofmagneticmaterialunderH1,H2magneticfieldnearfirst-orderphasetransition[26]圖1-2顯示在一級(jí)相變點(diǎn)的磁熵隨溫度變化的S-T曲線。是一級(jí)相變的焓，的總熵變是不連續(xù)的。假設(shè)相變化發(fā)生在和之間，系統(tǒng)的總熵為：(2-8)溫度在,，范圍內(nèi)可以表示為：
內(nèi)蒙古師范大學(xué)碩士學(xué)位論文9于相同磁化強(qiáng)度下的二級(jí)相變。磁性有序變化通常伴隨著結(jié)構(gòu)變化，這也促進(jìn)了磁化強(qiáng)度的變化，并增強(qiáng)了磁熱效應(yīng)。2.3主要的實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)方法本文工作中主要用于樣品制備的儀器有三種：一是把稱量好的原材料放進(jìn)WK系列真空電弧爐里進(jìn)行融化成均勻，反復(fù)性熔煉五次（圖2.3-1）。二是把熔煉好的合金進(jìn)行封管抽真空（圖2.3-2），目的是把樣品跟空氣隔離，在高純氬氣保護(hù)下進(jìn)行下一步熱處理。三是把封管的樣品進(jìn)行退火均勻化處理，目的是通過(guò)熔煉過(guò)程的合金沒(méi)有完全找到自己的原子占位，所以通過(guò)高溫處理找到自己的原子占位，并形成穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)，也有助于處理雜相，提高相純度（圖2.3-3）。圖2.3-1WK系列真空電弧爐Fig2.3-1WKSeriesVacuumArcMelting圖2.3-2真空封管Fig2.3-2Vacuumsealingtube圖2.3-3真空手套箱Fig2.3-3Vacuumglovebox圖2.3-4行星式高能球磨機(jī)Fig2.3-4Planetaryhighenergyballmiller
本文編號(hào)：3144081
【文章來(lái)源】：內(nèi)蒙古師范大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)
【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
磁制冷原理示意圖[12,13]
內(nèi)蒙古師范大學(xué)碩士學(xué)位論文7這是等溫磁化過(guò)程中磁制冷材料的磁熵變的積分表達(dá)式，是材料磁熱效應(yīng)的重要物理量。該式說(shuō)明磁熵的變化與磁化強(qiáng)度隨溫度的變化和磁場(chǎng)變化成正比關(guān)系。在給定的外加磁場(chǎng)變化下，材料本身的性質(zhì)決定磁熱效應(yīng)的大校2.2一級(jí)相變的磁熱效應(yīng)因?yàn)榇艧嵝?yīng)的大小與磁有序參量磁化強(qiáng)度的變化率成正比關(guān)系，所以變化率大處磁熱效應(yīng)大。眾所周知，磁化強(qiáng)度的變化率往往在磁相變出區(qū)最大，并且一級(jí)相變區(qū)比二級(jí)相變區(qū)要大，因此人們開(kāi)始研究一級(jí)相變磁熱效應(yīng)材料。在一級(jí)相變中，熱力學(xué)勢(shì)的一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)變化，并且熵，體積或磁化強(qiáng)度得突變。同時(shí)，一級(jí)相變的熱容量應(yīng)該是無(wú)限的，所以如何分析和測(cè)定一級(jí)相變磁熵變化成為研究的焦點(diǎn)。Pecharsky等人用一級(jí)磁相變?cè)碓敿?xì)分析了一級(jí)相變引起的磁熵變[25]。圖2.2-1磁性材料磁熵在H1，H2磁場(chǎng)下一階相變附近S-T原理圖[26]Fig2.2-1S-Tschema3ticdiagramofmagneticentropyofmagneticmaterialunderH1,H2magneticfieldnearfirst-orderphasetransition[26]圖1-2顯示在一級(jí)相變點(diǎn)的磁熵隨溫度變化的S-T曲線。是一級(jí)相變的焓，的總熵變是不連續(xù)的。假設(shè)相變化發(fā)生在和之間，系統(tǒng)的總熵為：(2-8)溫度在,，范圍內(nèi)可以表示為：
內(nèi)蒙古師范大學(xué)碩士學(xué)位論文9于相同磁化強(qiáng)度下的二級(jí)相變。磁性有序變化通常伴隨著結(jié)構(gòu)變化，這也促進(jìn)了磁化強(qiáng)度的變化，并增強(qiáng)了磁熱效應(yīng)。2.3主要的實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)方法本文工作中主要用于樣品制備的儀器有三種：一是把稱量好的原材料放進(jìn)WK系列真空電弧爐里進(jìn)行融化成均勻，反復(fù)性熔煉五次（圖2.3-1）。二是把熔煉好的合金進(jìn)行封管抽真空（圖2.3-2），目的是把樣品跟空氣隔離，在高純氬氣保護(hù)下進(jìn)行下一步熱處理。三是把封管的樣品進(jìn)行退火均勻化處理，目的是通過(guò)熔煉過(guò)程的合金沒(méi)有完全找到自己的原子占位，所以通過(guò)高溫處理找到自己的原子占位，并形成穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)，也有助于處理雜相，提高相純度（圖2.3-3）。圖2.3-1WK系列真空電弧爐Fig2.3-1WKSeriesVacuumArcMelting圖2.3-2真空封管Fig2.3-2Vacuumsealingtube圖2.3-3真空手套箱Fig2.3-3Vacuumglovebox圖2.3-4行星式高能球磨機(jī)Fig2.3-4Planetaryhighenergyballmiller
本文編號(hào)：3144081
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