Gd基块体非晶合金磁热性能研究文献综述

 2022-10-31 11:10

文献综述(或调研报告):

磁性物质是由原子或具有磁矩的磁性离子组成的结晶体,它有一定的热运动或振动。当无外加磁场时,磁性物质内磁矩的取向是无规则的,此时其相应的熵较大。当磁致冷材料被磁化时,磁矩沿磁场方向择优取向(电子自旋系统趋于有序化),在等温条件下,该过程导致工质熵的下降,有序度的增加,向外界等温排热;当磁场强度减弱,由于磁性原子或离子的热运动,其磁矩又趋于无序,在熵增加和等温条件下,此工质从外界吸热,就能达致冷的目的。

磁致冷材料在被磁化或去磁时产生的热效应叫做磁热效应,磁热效应一般用磁致冷材料在居里点处的磁熵变SM或绝热温度变化△Tad来表征。

等温过程中磁熵变SM的数值可以通过麦克斯韦关系式在磁场强度范围内的积分计算

稀土基块体非晶合金具有很多引人注目的性质,例如较高的非晶形成能能力、可观的磁热效应、较低的玻璃转化温度以及在过冷液相区的超塑性等。这些性质使其在基础研究和工程应用方面均受到广泛关注。近年来,随着人们对节能环保意识的不断增强,磁致冷技术由于具有高效节能、绿色环保的优点受到世界众多研究人员的广泛关注[1]

样品制备通常采用比例称量配制Gd、Co、Al、等元素,利用真空电弧熔炼法在高纯氩气气氛中熔炼母合金,利用铜模吸铸法制备得到棒状合金。检测方法利用Bruker AXS公司的 X 射线衍射仪(CuK)对合金棒进行结构分析,利用 NETZSCH DSC 404C的差示扫描量热仪测定合金的热力学参数。利用 PPMS-9型多功能物性测量系统测定合金的居里温度和等温磁化曲线。通过金相分析(OM),X射线衍射图谱(XRD)、示差扫描量热法(DSC)等实验手段观察分析合金微观结构;用过冷液相区(△T)、约化玻璃转变温度(Trg)、等效原子半径()、电负性差(y)、晶化激活能(Ep)等参数评估Gd55-xNdxCo20A125合金系列的玻璃形成能力以及热稳定性,用VSM测量评估Gd55C020A125合金的磁性能。

在Gd基非晶块体的研究中,以GdCoAl 、GdNiAl两种体系的研究最多。在GdCoAl系中,存在磁性相GdAl2, GdCoAl, Gd2Al,Gd2Co2Al和很多玻璃相[3]。该三元合金系的磁熵变具有温度依赖性,其中Gd2Al相对于磁热效应的提高影响很大。

研究表明,微量的硅元素添加可以显著提高合金的非晶形成能力和热稳定性[1,2]。当Si的原子比重为2时,Gd55Co20Al23Si2合金具有最好的非晶形成能力以及磁热效应。当 x=0时,块体非晶合金的临界尺寸为2 mm;随着 Si元素微量添加到 1at.%和2at.%时,块体非晶合金的临界尺寸显著增加到5mm;当 Si元素增加到3at.%,块体非晶合金的临界尺寸略有下降,减小为4.5 mm;此后,随着Si元素继续增加,块体非晶合金的临界尺寸迅速下降,在4 at.%的Si加入时,只能获得1mm的块体非晶合金当加入 1at.%的 Si元素时,合金的 Delta;Tx 和 Trg 均为最大值,这说明它具有最好的热稳定性,我们认为微量元素1at.%的 Si 元素的加入可以提高合金的热稳定性,从而导致大的非晶形成能力。然而,加入2at.%的Si元素时,合金的 Delta;Tx 保持在最大值,但是 Trg 却显著下降,此时合金依然具有很高的形成能力。

Gd55C020A125合金掺入Nd元素部分取代Gd元素所得Gd55-xNdxC020A125(x=0,5,10,15,20)非晶合金速凝薄带的玻璃形成能力及热稳定性方面的研究中[4],得到以下结论:Gd55Co20A125非晶合金速凝薄带的玻璃形成能力随单辊铜轮甩带速率增加而变大,其过冷液相区也随单辊铜轮甩带速率增加而增大,500 rpm和4000 rpm单辊铜轮甩带制备的Gd55C020Al25非晶合金速凝薄带的居里温度相差很小,但4000 rpm转速制备的非晶合金速凝薄带的相比更容易达到饱和磁化。分析并计算在30 kOe的外加磁场下Gd55Co20A125合金棒材和非晶合金速凝薄带的磁熵变和磁致冷能力,发现完全非晶结构的直径1.5 mm铜模铸造Gd,5C020A125合金棒材的磁致冷能力最强,然后依次为4000 rpm、500 rpm单辊铜轮甩带制备的Gd55C020A125合金速凝薄带以及直径3 mm铜模铸造Gd55Co20A125合金棒材。表明非晶基体中存有的微小析出相越多,其磁致冷性能越弱。随着Nd元素在Gd55-xNdxCo20A125非晶合金薄带中部分取代Gd元素的增加,该系列合金速凝薄带的玻璃形成能力也相应增强,通过结合基辛格方程分析不同升温速率下Gd55-xNdxCo20A125(x=0,5,l0,15,25)非等温过程晶化激活能,发现该体系合金速凝薄带在x=10时热稳定性最小。

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

以上是毕业论文文献综述,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。