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本文研究了NaZn13型La(Fe,M)13(M=Si,Al)基化合物和Ce6Ni2Si3型(Tb1-xDyx)6Co1.67Si3 化合物的磁性和磁熵变,得到的主要结果有:
1、利用磁测量和中子衍射的方法研究了La0.6Pr0.4Fe11.5Si1.5化合物的结构、磁性和磁热效应。结果表明,由于La0.6Pr0.4Fe11.5Si1.5 化合物在居里温度附近存在~1.1 K的两相共存区,导致利用Maxwell关系计算所得磁熵变出现明显的尖峰。在居里温度以上发生磁场诱导的从顺磁态到铁磁态的变磁转变,变磁转变的临界磁场随温度的升高而升高。
2、研究了La0.5Pr0.5Fe11.5-xCoxSi1.5C0.2 (x=0,0.2,0.4,0.6和0.8)化合物的磁性和磁熵变。结果表明,Co 对Fe的替代可使居里温度明显升高,消除了磁滞后,但磁熵变明显降低。
3、研究了La0.5Pr0.5Fe11.4Si1.6Hx(x=0,0.9,1.6)间隙化合物的结构、磁性和磁熵变。结果表明,氢原子的引入可调节居里温度至室温附近,可使变磁转变减弱,热滞后和磁滞后均明显减小,保持了大磁熵变和高制冷能力的特性。
4、利用固-固反应和气-固反应制备了La0.7Pr0.3Fe11.5Si1.5C0.2Hx 间隙化合物。研究了该化合物的磁性、磁滞后、磁熵变和制冷能力。结果表明,少量间隙碳的引入使磁滞损耗明显降低,磁熵变略有降低。间隙氢原子的引入可以调节居里温度至~320 K,基本消除热滞后和磁滞后,且保持了大磁熵变的特性。此外,少量碳的引入有利于间隙氢化物的制备,提高了氢化物的机械性能和热稳定性。
5、利用气-固反应制备了LaFe11.5Al1.5Hx和LaFe11.5Al1.5C0.2Hx间隙氢化物,研究了它们的磁性和磁熵变。结果表明,当x=1.3 时,LaFe11.5Al1.5Hx 化合物的居里温度达到295K,具有明显的二级相变特征,在0-5T磁场变化下,最大磁熵变和制冷能力分别达到12.3J·kg-1 K-1和387 J·kg-1。LaFe11.5Al1.5C0.2H1.0 化合物在0-5T磁场变化下的最大磁熵变为13.8 J·kg-1·K-1,比金属Gd 高出~40[%],并在623 K 以下仍能保持良好的热稳定性。
6、合成了(Tb1-xDyx)6Co1.67Si3(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8)化合物,分析了Dy 替代Tb 对磁性和磁熵变的影响。结果表明,(Tb1-xDyx)6Co1.67Si3 化合物存在多个相变(TC、TSR、T1和T2),随着Dy 含量的增加,居里温度线性降低,磁熵变略有减小。替代前后,均具有很高的制冷能力,具有很大的应用潜力。