论文部分内容阅读
NaZn13型立方结构的La(Fe,Si)13系列合金由于具有大磁热效应,且价格低廉、环境友好,有望成为优良磁制冷材料。本文通过La位及Fe位原子替代等方法系统地研究了LaFe11.6-xCoxSi1.4和LaY0.1Fe11.4T0.1Si1.5系列合金的结构、磁性和磁热效应。以廉价、低纯度原材料,采用熔炼法制备了LaFe11.6-xCoxSi1.4(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6)和LaY0.1Fe11.4T0.1Si1.5(T=Cr,Mn,Fe,Co,Ni)等系列合金,利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)成份分析和磁性测量等手段分别研究了合金的结构、磁性和磁热效应。研究结果表明：LaFe11.6-xCoxSi1.4(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6)系列化合物的主相为NaZn13型立方结构,空间群为Fm-3c。晶格常数分别为：1.1458、1.1454、1.1458、1.1483、1.1477、1.1493 nm。可以看出用Co替代部分Fe,晶格常数基本保持不变。随着Co含量的增加,居里点Tc升高。另外,当x=0时该化合物在居里温度Tc约188 K,该系列合金具有大的磁熵变-△Sm=18.2 J/(kgK)。在外加磁场变化为0-1.5 T下LaFe11.6-xCoxSi1.4(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6)合金的-△Smmax是金属Gd的-△Smmax的三倍以上。大的磁熵变来源于Tc处磁化强度的陡峭变化和Tc以上磁场诱发的变磁转变。室温XRD分析与SEM成份分析表明LaY0.1Fe11.4T0.1Si1.5(T=Cr, Mn, Fe,Co,Ni)系列合金中除含有少量富镧相(P4/nmm)和α-Fe相外,均由NaZnl3型立方结构单相组成,晶格常数分别为：1.1458,1.1468,1.1466,1.1465,1.1458 nm,可以看出由于Cr, Mn, Fe, CO, Ni的原子半径近乎相同所以它们的晶格常数也非常接近。磁性测量表明该系列合金除T=Mn以外,随着替代原子T的原子半径减小,合金的居里温度(Tc)有增加的趋势。在外场变化△B=1.5T时,利用Maxwell方程计算得出该系列合金磁熵变最大值分别为：5.1,13.0,20.7,12.7和7.4J.kg-1·K-1,由此可以看出,T=Fe时合金的磁熵变最大值最大；且该系列合金的磁熵变峰值随着外磁场增加向高温区不对称展宽,Tc以上磁场引起的变磁转变是磁熵变峰值不对称展宽的原因。