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室温磁制冷作为一种高新绿色制冷技术,有望替代传统的蒸汽压缩制冷技术。从上世纪90年代末开始,磁制冷相关技术得到了迅速的发展,并在航空航天等领域发挥了重要作用。而在民用领域,磁制冷技术也成为了很多国家和各大公司的研究热点。目前研究磁制冷技术产业开发的企业和公司主要有:美国GE公司、德国巴斯夫(BASF)公司、法国Cooltech公司、韩国三星公司和中国海尔公司等。作为磁制冷技术的关键部分,磁制冷材料的研究非常引人瞩目。一系列Mn基化合物展现了巨磁热效应,例如Mn FePAs,MnAs等。在2009年,Paduani等人发现了Mn1-xFe1-yAlx+y合金在室温附近具有磁性转变。最近,王芳等人也研究了Mn42Fe50-xAl8+x合金的磁热效应。Mn FeAl合金制备过程简单,原材料容易获取,成本低廉等优点。本文工作中,我们系统地研究了Mn50-xFe10+xAl40和Mn38Fe22Al40(B,C)y合金的结构、磁性和磁热效应。主要研究内容与结果如下:样品制备与测量:把Mn(纯度为99.9%),Fe(99.9%),Al(99.9%),FeB(B的含量为19.52%)和C(99.9%)按配比称重,再把混合原料用电弧熔炼炉进行熔炼,经过退火及淬火处理,并对其进行结构和磁性测量。(1)XRD分析得出Mn50-xFe10+xAl40(x=8,12,16和20)系列合金均形成CsCl(B2)型体心立方结构(空间群Pm-3m)。磁性测量结果表明,当用Fe原子替换Mn原子时,合金的居里温度由380 K下降到150 K。当x=12时,合金的居里温度在室温附近,并且具有较高磁熵变。(2)XRD分析表明Mn38Fe22Al40-xBx(x=0,1,2,3和4)系列合金也形成CsCl(B2)型体心立方结构(空间群为Pm-3m)。当x小于2时,间隙位上的硼原子对该合金交换作用的影响大于替代位上的硼原子。当x大与2小于4时,反而替代位上的硼原子对该合金的交换作用影响较大。并且硼的引入会影响最大磁熵变。当x=1时,最大磁熵变为0.67 J/kgK(T=292 K,磁场变化为1.5 T)。这表明了硼的引入会提高磁熵变。(3)硼的掺入对于Mn38Fe22Al40合金在结构和磁热效应方面有重要影响,也体现在Mn38Fe22Al40Bx(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8和1.0)系列合金中。硼的掺入直到x=0.4(少含量),硼原子进入到间隙位,居里温度会上升,x大与等于0.4(多含量)时,硼的引入会提高饱和磁化强度,因此同样提高磁熵变△Sm。(4)碳的掺入对于Mn38Fe22Al40Cx(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.5和2.5)系列合金的结构和磁热效应的影响。XRD分析给出该系列合金中x=0,0.1,0.3,0.5和0.7的合金也形成CsCl(B2)型体心立方结构(空间群为Pm-3m)。当x=1.5和2.5时,形成(Fe/Mn)3Al(DO3)型面心立方结构(空间群为Fm-3m),并且出现α-Mn杂相。当x从0到0.7时,碳原子占居间隙位,而且碳的增加导致交换相互作用变弱,从而使居里温度降。然而,当x=1.5和2.5时,居里温度和磁矩明显下降。当x=0.3时,在297 K附近最大磁熵变为0.71 J/kgK(磁场变化为1.5 T);当x=0.1(退火时间为35 h)时,在305 K最大磁熵变为0.78 J/kgK的合金(磁场变化为1.5 T)。