室温磁制冷材料gdtb、gdzncd磁热性能的研究

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1、上海大学硕士学位论文摘要室温磁制冷材料的研究是国际前沿课题，也是目前研究的热点。为了探索具有巨磁热效应的磁制冷材料，本文对GdTb、GdZnCd系合金的磁热性能进行了研究，另外建立理论模型计算了磁制冷材料的理论磁熵变，用来预测材料的磁热性能，以期望能对材料进行初步筛选。首先研究了Tb含量对Gdl．xTh磁热性能的影响，结果表明：随着Tb含量的增加，Gdl挪。的绝热温变的变化趋势是先减小后增大，居里温度先升高后降低；当x=0．27时，即在1．2T磁场下Gdo．731‰∞的最大绝热温变为3．5K，居里温度为279K，其绝热温变比纯度为99．9％的Gd较大，居里温度比G

2、d低14K，其综合磁热性能优于Gd。用磁化曲线法测试得到：在1．2T磁场下Gd073T‰27合金的居里温度为276K，最大等温磁熵变为3．7J／(kg．K)；在2T磁场下Gdo73Tb27合金的居里温度为276K，最大等温磁熵变为5．4J／(kg．K)，最大绝热温变为5．1K。Gd0．73Tb27合金的磁熵变和绝热温变都达到了较高的数值，具有一定的研究价值。所以我们又研究了添加元素对Odo73Tb027合金磁热性能的影响，结果表明：Dy的添加使Gdo．73Tb027的最大绝热温变略有减小，但仍保持比纯度为99．9％的Gd较大的绝热温变，居里温度逐渐降低；少量Nd的

3、加入可显著降低居里温度，最大绝热温变略有减小，是十分有效的制冷温区调节剂；少量Fe的加入可提高居里温度，同时又能保持较大的绝热温变；Y、Co、Ni、Cr、Zr、Ga、AI的添加使绝热温变和居里温度都有不同程度的降低。(Gdo乃Tb027)1．xF％在800"C退火10小时后，样品组织均匀化，得到平衡状态的相，磁热性能有了明显的改善。用分子场理论建立理论模型，编写C语言程序进行理论计算，将Gd磁熵变的计算值与实验值进行比较，结果表明计算值与实验值在居里点附近较为吻合，说明可以用来预测材料的磁热性能，来对材料进行初步筛选。然后我们又计算了Gdo73Tb027的理论磁熵

4、变，并预测了Gdl．xTh磁热性能的发展趋势。通过对GdZnCd系合金磁热性能的研究，我们发现Gdo．9s(Zn025Cdo75)o．05的V上海大学硕士学位论文磁热性能最好，在1．2T磁场下Gd095(Zno．2sCdo7s)o．05合金的居里温度为291K，最大等温磁熵变为3．2J／(kg。K)；在2T磁场下Gdo95(Zno．2sCdo．75)005合金的居里温度为291K，最大等温磁熵变为5．0J／(kg．K)，最大绝热温变为5．5K。关键词：室温磁制冷材料，磁热性能，理论磁熵变，GdTb合金，GdZnCd合金VI上海大学硕士学位论文ABSTRACTThe

5、researchofroomtemperaturemagneticrefi'igerantisnotonlyinternationalfromedgeassignment，butalsoresearch_tiffhotspotatpresent．Forexploringmagneticrefrigerantwi也giganticmagnetocaloriceffect,WeresearchmagnetocaloricpropertiesforGdTbandGdZnCdalloys．Besides，webasedtheoreticalmodeandcalculate

6、theoreticalmagneticentropychangeofmagneticrefrigerantinordertoforecastmagnetocaloncpropertiesofmaterialsandprogresselementaryriddlingofmaterials．Firstly,WeresearchtheinfluenceofTbonmagnetocaloricpropertiesforGdl_x弧alloy．WhenXvalueincreases，adiabatictemperaturechange(AT)ofGdl《聪decrease

7、sthenincreases，CurietemperatureofGdl《峨ascendsthendescends．In1．2Texternalmagneticfields，thegreatestadiabatictemperaturechange(AT)forGdo．．Tbo27is3．5KandCurietemperatureis279ICComparewithGdof99．9％purity,ATofGdo73Tb027hasalittleincrease，andCurietemperatureislower14ICThanwemeasuremagnetoca

8、lodce