Ni-Mn基哈斯勒合金磁致反马氏体相变及磁热效应研究

磁制冷论文 马氏体相变论文 磁热效应论文
论文详情
磁制冷是一种利用磁性材料的磁热效应来实现制冷的新技术,与传统压缩制冷相比,磁制冷技术具备环保、节能、静音的显著优势,有望取代传统压缩制冷技术。目前磁制冷技术已应用于低温制冷,但室温磁制冷技术才刚起步,并且面临很多难题,如诱导相变发生的磁场过大、磁性材料相变过程中磁滞热滞较大、相变可调温区较小等。Ni Mn基哈斯勒合金是一种新型的磁制冷材料,合金在降温过程中,经历了一个从高温奥氏体想到低温马氏体相的相变,并伴随着磁化强度的突变,该相变属于一级相变,研究表明磁化强度的突变可产生一个较大的磁熵变,实现巨磁热相应。在磁制冷技术中,起关键作用的是磁熵,磁性材料的磁熵变化时,伴随着吸热放热的现象以达到制冷效果,但晶格熵和电子熵的存在降低了制冷效率。本文通过利用真空电弧炉制备合金样品Nn50-xCoxMn36Sn14和Ni50-xCoxMn36In14,探讨了Co元素替代Ni位对合金的结构、磁和磁热性能的研究。并比较了不同的替代原子含量对合金的影响,具体如下:第一、二章分别介绍了磁制冷的原理、磁制冷工质熵以及室温磁制冷材料的发展现状、制备方法和材料性能表征的技术手段。第三章研究了Nn50-xCoxMn36Sn14(x=0,0.5,1.5,2,3)合金,发现合金中有温度、磁场诱导的反马氏体相变,并且适量掺杂Co元素可以降低马氏体相变温度,提高居里温度。磁热效应研究表明合金在马氏体相变点附近具有较大的磁熵变,所以合金具有可观的制冷量。另外发现合金的相变温度可伴随Co的掺杂进行调节。通过对样品磁热效应的计算,Ni49.5Co0.5Mn36Sn14的磁熵变达到了18.8 J/(kg K),并且在Ni48.5Co1.5Mn36Sn14中得到了较大的半峰宽,取得了较大的制冷量,最大达到了290.4 J/Kg。第四章主要对元素Co掺杂Ni对Ni50-xCoxMn36In14(x=2,3,4,5)合金的晶体结构磁相变过程进行分析和研究,结果表明随着Co原子的增加,合金的马氏体相变剧烈程度先增强后消失,同时发现合金的磁化强度显著提高。以热力学理论为基础,计算了合金的等温磁熵变。最大达到了22.7J/(kg K)。第五章研究了Ni50-xCoxMn38Al12(x=4,6,8)合金,在合金中实现了从铁磁的奥氏体到弱磁的马氏体的马氏体相变,并且得到了磁场诱导的变磁性行为。并且在反马氏体相变得到了较大的磁化强度和磁熵变的变化。通过对样品磁热效应的计算,我们在样品Ni44Co6Mn38Al12中得到了较大的磁熵变,达到了22.3J/(kg K)。第六章对上述内容进行了总结并对目前Ni-Mn基哈斯勒合金的研究前景进行了展望。提出可以在减小热滞和磁滞、提高半峰宽等方面进行改进,提高合金的磁热效应。
摘要第5-7页
Abstract第7-8页
第一章 绪论第12-22页
    1.1 研究背景和意义第12页
    1.2 磁制冷原理第12-13页
    1.3 磁制冷工质熵分析第13-17页
        1.3.1 磁熵第13-14页
        1.3.2 晶格熵第14-15页
        1.3.3 电子熵第15页
        1.3.4 关于总熵的讨论第15-17页
    1.4 国内外磁制冷材料的研究现状第17-20页
        1.4.1 Gd金属及其化合物第17-18页
        1.4.2 Mn基化合物第18页
        1.4.3 Heusler型铁磁性材料第18-19页
        1.4.4 La Fe Si基合金材料第19-20页
    1.5 室温磁制冷材料在实际应用中面临的问题第20页
    1.6 NiMn基哈斯勒合金的基本性质第20页
    1.7 本文研究的主要内容第20-22页
第二章 实验原理及分析第22-31页
    2.1 样品制备第22-26页
        2.1.1 实验原料配制第22-23页
        2.1.2 样品熔炼第23-24页
        2.1.3 高真空封管系统第24-25页
        2.1.4 退火装置第25-26页
    2.2 样品结构测量第26-27页
    2.3 样品磁性测量第27-28页
    2.4 磁热效应的表征第28-30页
        2.4.1 等温磁熵变第29页
        2.4.2 材料的绝热温变第29-30页
        2.4.3 材料的相对制冷量第30页
    2.5 本章小结第30-31页
第三章 Ni_(50-x)Co_xMn_(36)Sn_(14)哈斯勒合金磁场诱导马氏体相变的磁热效应第31-44页
    3.1 引言第31页
    3.2 实验制备第31-32页
        3.2.1 实验药品第31页
        3.2.2 实验流程第31-32页
    3.3 结果及分析第32-42页
        3.3.1 Ni_(50-x)Co_xMn_(36)Sn_(14)合金的结构分析第32-33页
        3.3.2 Ni_(50-x)Co_xMn_(36)Sn_(14) (x=0, 0.5, 1.5, 2, 3)合金的热磁曲线分析第33-38页
        3.3.3 Ni_(50-x)Co_xMn_(36)Sn_(14) (x=0, 0.5, 1.5, 2)合金的等温磁化曲线第38-40页
        3.3.4 Ni_(50-x)Co_xMn_(36)Sn_(14) (x=0, 0.5, 1.5, 2)合金的等温磁熵变第40-42页
    3.4 本章小结第42-44页
第四章 Ni_(50-x)Co_xMn_(36)In_(14)哈斯勒合金磁场诱导马氏体相变的磁热效应第44-54页
    4.1 引言第44页
    4.2 实验制备第44-45页
        4.2.1 实验药品第44页
        4.2.2 实验流程第44-45页
    4.3 结果及分析第45-53页
        4.3.1 Ni_(50-x)Co_xMn_(36)In_(14) (x= 2, 3, 4, 5)合金的结构分析第45页
        4.3.2 Ni_(50-x)Co_xMn_(36)In_(14) (x= 2, 3, 4, 5)合金的热磁曲线第45-48页
        4.3.3 Ni_(50-x)Co_xMn_(36)In_(14) (x= 2, 3, 4, 5)合金的等温磁化曲线第48-51页
        4.3.4 Ni_(50-x)Co_xMn_(36)In_(14) (x= 2, 3, 4, 5)合金的等温磁熵变第51-53页
    4.4 本章小节第53-54页
第五章 Ni_(50-x)Co_xMn_(38)Al_(12)哈斯勒合金磁场诱导马氏体相变的磁热效应第54-62页
    5.1 引言第54页
    5.2 实验制备第54-55页
        5.2.1 实验药品第54页
        5.2.2 实验流程第54-55页
    5.3 结果及分析第55-61页
        5.3.1 Ni_(50-x)Co_xMn_(38)Al_(12) (x=4, 6, 8)合金的结构分析第55页
        5.3.2 Ni_(50-x)Co_xMn_(38)Al_(12) (x=4, 6, 8)合金的热磁曲线第55-57页
        5.3.3 Ni_(50-x)Co_xMn_(38)Al_(12) (x=4, 6, 8)合金的等温磁化曲线第57-59页
        5.3.4 Ni_(50-x)Co_xMn_(38)Al_(12) (x=4, 6, 8)合金的等温磁熵变第59-61页
    5.4 本章小节第61-62页
第六章 总结与展望第62-64页
    6.1 主要结论第62-63页
    6.2 展望第63-64页
参考文献第64-70页
致谢第70-71页
攻读学位期间取得的研究成果第71页
论文购买
论文编号ABS3206839,这篇论文共71页
会员购买按0.30元/页下载,共需支付21.3
不是会员,注册会员
会员更优惠充值送钱
直接购买按0.5元/页下载,共需要支付35.5
只需这篇论文,无需注册!
直接网上支付,方便快捷!
相关论文

点击收藏 | 在线购卡 | 站内搜索 | 网站地图
版权所有 艾博士论文 Copyright(C) All Rights Reserved
版权申明:本文摘要目录由会员***投稿,艾博士论文编辑,如作者需要删除论文目录请通过QQ告知我们,承诺24小时内删除。
联系方式: QQ:277865656