六角Ni2In型MM'X合金的磁结构相变调控及磁热效应研究
毕业论文关键词 磁热效应 居里温度 磁结构转换
Title Magnetostructural transformation and coupled magnetocaloric effect in MnCoGe1+x alloys
Abstract
The magnetic field-induced magnetostructural transformation in MnCoGe-based alloys attract considerable attention due to the coupled large magnetocaloric effect. The key to fulfill large magnetocaloric effect in a large working temperature range is to increase the magnetization difference during the transformation and, meanwhile, sustain the Curie temperatures of Ni2In and TiNiSi phases. In this paper, we achieve the goals by importing additional Ge atoms. The increase of Ge-content can sharply decrease the transformation temperature, but not influence the Curie temperatures in this system. Base on this, magnetostructural transformation between paramagnetic Ni2In and ferromagnetic TiNiSi phases is obtained in a Curie-Temperature window of 70 K. The magnetostructural transformation is accompanied by large entropy change, which indicates potential application in magnetocaloric or mechanocaloric prototype coolers.
Keywords magnetocaloric effect Curie temperatures magnetostructural transformation
目次
1绪论..1
1.1磁热效应1
1.1.1磁热效应的热力学原理..2
1.1.2一级相变的磁热效应.2
1.2MM'X合金的磁相变..4
1.3MnCoGe合金磁结构相变的调控.6
1.4居里温度窗口..8
1.5本课题研究内容.8
2实验.10
2.1实验方案..10
2.2样品制备..10
2.3XRD物相结构分析11
2.4DSC相变温度检测12
2.5磁学性能测量（PPMS）.14
2.6研究方法..14
3MnCoGe1+x合金的磁结构相变及磁热效应..15
3.1MnCoGe1+x合金的结构相变.15
3.2MnCoGe1+x合金磁结构耦合..16
3.3磁热效应..18
3.4讨论与展望19
结论..22
致谢..23
参考文献24
1 绪论 现如今，制冷技术不可或缺，关系到各个领域，比如石油化工、医疗器械、精密仪器、航空航天等。制冷就是使空间内的温度保持在周围环境温度之下的过程。环境之中一般有水和空气，通过这两种介质不断的传输能量，从而达到控制温度的效果。常用的制冷技术分三种：气体压缩式制冷、物质相变吸收式制冷源Z自-吹冰+文/论^文]网[www.chuibin.com、半导体温差电效应式制冷。这些技术当前虽成熟，却有一定缺陷。然而，磁制冷，作为一种高新制冷技术，由于本身的特点和优势进入人们的视野。不同于传统气体压缩式制冷，它的工作原理则是利用磁制冷工质的磁热效应[1]（Magnetocaloric Effect） ，通过磁化和去磁来反复循环达到制冷目的。磁制冷系统有诸多优点，弱的噪音、高效率、高稳定性等等，因此被人们称绿色环保的制冷技术[2]。 1.1 磁热效应 磁热效应(magnetocaloric effect, MCE)最早是在 1881年，由科学家Warburg在金属Fe中发现的[3]；
过了大约一个世纪漫长的研究，美国 Gschneidner 小组发现了巨磁热效应[1] (giant magnetocaloric effect，GMCE)。在发现可以通过改变顺磁材料的磁化强度来得到温度的可逆变化时，人们意识到了其中的价值，更多科学家对铁磁金属[4]、稀土金属[5]以及合金的研究促使磁热效应的蓬勃发展。 图1.1磁制冷过程示意图 磁热效应就是指在绝热条件下，通过改变磁性材料的外加磁场来调节材料的磁熵，最终改变其内部温度。磁性物质的组成分为原子或者是磁矩[6]不为零的磁离子的结晶体，并且磁性物质中伴随着热运动或热震动。图 1.1 为磁制冷过程示意图。当有外加磁场作用时，磁矩沿着磁场方向取向，在温度不变的情况下，外加磁场增大，磁工质混乱度下降，有序度增加，也就是熵减小，需要向外界放热；若外加磁场变弱，磁离子运动加剧，磁矩趋向于无序，工