【摘 要】
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磁制冷技术是一种新兴的制冷技术。相比于传统的气体压缩制冷技术,磁制冷技术具有节能、高效、稳定、环保、无毒等多种优势,有潜力成为未来制冷技术的发展方向。目前磁制冷技术正处于研究阶段中,主要的研究方向是寻找具有大磁热效应及综合性能较好的磁制冷材料。室温磁制冷技术拥有广阔的应用前景,La（Fe,Si）13基磁制冷材料因其具有巨磁热效应及居里温度连续可调等优点被认为是最具有应用前景的室温磁制冷材料之一。本
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磁制冷技术是一种新兴的制冷技术。相比于传统的气体压缩制冷技术,磁制冷技术具有节能、高效、稳定、环保、无毒等多种优势,有潜力成为未来制冷技术的发展方向。目前磁制冷技术正处于研究阶段中,主要的研究方向是寻找具有大磁热效应及综合性能较好的磁制冷材料。室温磁制冷技术拥有广阔的应用前景,La（Fe,Si）13基磁制冷材料因其具有巨磁热效应及居里温度连续可调等优点被认为是最具有应用前景的室温磁制冷材料之一。本文主要研究了过渡金属元素Ta和Nb的合金化及渗氮处理对La（Fe,Si）13基磁制冷材料的影响。得到的主要结论如下:Ta和Nb的合金化会抑制La（Fe,Si）13相的生成,并与Fe反应分别生成第二相Fe7Ta3和Fe2Nb。La（Fe,Si）13材料的热导率随合金化程度的提高而明显提高。室温条件下,La（Fe,Si）13材料的热导率为7-8W/m K,合金化元素含量为12wt.%时,La（Fe,Si）13材料的室温热导率超过10W/m K。在新生成的第二相中固溶有大量的Si原子,可以调节基体相中的成分。在Ta合金化的实验中,Fe与Si原子总数不足13。随着合金化程度的提高,LaFe11.6Si1.4体系基体相中Si含量逐渐增高,超过名义成分,居里温度逐渐升高升高。对于LaFe11.2Si18体系基体相中Si含量逐渐下降,居里温度降低。LaFe11.6Si1.4的最大磁熵变和相对制冷能力逐渐降低,LaFe11.2Si1.8的最大磁熵变轻微降低而相对制冷能力小幅提高。在Nb的合金化实验中,对于LaFe11.6Si1.4体系,Fe与Si原子总数不足13,而对于LaFe10.9Co0.7Si1.4体系,Fe、Co、Si原子总数约为13。随着合金化程度的提高,LaFe11.6Si1.4体系和LaFe10.9Co0.7Si1.4体系中的Si都逐渐增高,超过名义成分,居里温度逐渐升高。由于大量第二相的稀释作用,最大磁熵变和相对制冷能力都逐渐下降。在673K条件下对LaFe11.6Si1.4样品进行渗氮处理,LaFe11.6Si1.4的晶格常数由11.47311A增大到+,样品成分为LaFe116Si1.4N0.01,在LaFel1.6Si1.4相的晶格中只有极少量的N原子存在,居里温度从190K升高到196K,样品同时表现出一级相变和二级相变的特征,在0-7T的磁场下最大磁熵变为18.94J/kg K。773K条件下对LaFe11.6Si1.4样品进行渗氮处理,XRD峰开始分裂,表明存在由N含量不同导致晶格常数不同的两相,晶格常数分别为11.52967?和11.79751?。样品的成分为LaFe11.6Si1 4N0.218,773K条件下N原子可以大量进入到LaFe11.6Si1.4相的晶格之中,使居里温度升高到291K,样品最大磁熵变为9.88J/kg K。相变类型已经完全由一级相变转换为二级相变。773K条件下对LaFe11.6Si1.4样品进行渗氮处理可以得到具有大磁热效应的室温磁致冷材料。
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