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室温磁制冷作为一项高效率的绿色制冷技术,而被世人关注。为了探索适用的室温磁制冷材料,我们对以下两种材料进行了研究:一是用其他元素替代MnP合金中的P,研究了MnP(1∶1)系列合金的结构,磁性和磁热效应。二是用Al元素替代Mn5Ge3化合物中的Ge元素,研究了Mn5Ge3-xAlx系列化合物的结构,磁性和磁热效应。本论文的研究结果如下:
用高能球磨法制备了MnP1-xMx(M=Si、Sb、Ge、Zn、Sn)(x=0,0.1)系列合金。X射线衍射分析表明该系列合金为MnP型正交晶体结构(空间群为pnma)。磁性测量发现该系列合金不存在热滞,表明相变为二级相变。该系列化合物的居里温度均在室温附近,最低为286 K,最高为295 K。通过合金在TC附近的等温磁化曲线计算得出该系列合金等温磁熵变普遍较低,其中合金MnP0.9Zn0.1在外磁场变化为0到1.5 T下韵等温磁熵变最大,值为1.26 J/kgK,说明该系列化合物的磁热效应不太理想。
X-射线粉末衍射分析表明Mn5Ge3-xAlx(x=0.1,0.2,0.3,0.4和0.5)系列化合物的为Mn5Si3型六角晶体结构(空间群为P63/mcm)。磁性测量中看出该系列化合物不存在热滞,相变属于铁磁—顺磁二级相变。Al的替代没有明显改变化合物的居里温度,其范围在289 K~295 K之间。在低磁场1.5 T下,Mn5Ge3-xAlx=0.1,0.2,0.3,0.4和0.5)系列化合物的等温磁熵变分别为2.66J/kgK、2.87 J/kgK、2.59 J/kgK、2.67 J/kgK、2.46 J/kgK,可与金属Gd比拟。