稀土元素La(Fe088Si012)13合金相结构磁相变行影响
摘
永磁材料常见发电设备传感设备构成中目前研究界致力开发成低廉性优质新代非稀土永磁材料镧铁硅合金普遍接受实室温磁制冷材料相少星期退火非常难制低硅含量单相期中国科学院属研究稀土磁性功材料实验室发现类富含La元素非化学计量成分限值种成分范围需时便够迅速生成LaFeSi相中包含更少硅含量具更磁热性发现极提高高性磁热材料合成效率时研究者通扩散偶方法深入系统性分析类富稀土合金相包含形成原理形貌位相间关联等通分析找类二元La5 Si3渡相够相生长呈现层片结构时缩短扩散长度缩短退火时
高效室温磁制冷相较气体压缩制冷技术言更性作富潜力候选磁制冷剂材料镧铁硅系合金数磁性转变情况会引起晶格参数等理化性质改变样改变会热磁场循环时造成材料性结构衰退降低实际生产中应价值分析镧铁硅材料磁化疲劳退化磁制冷时限结构衰退等关键性质提高类材料实性非常关键意义
文研究体La07RE03(Fe088Si012)13材料中RE代表铈镨钕钐钆铽镝钬铒镥文围绕题开展分析：针晶格称性常数相结构分析针相变温度滞磁化强度磁相变特征分析等温磁熵变效应分析等研究结构相变参数稀土元素组成部分电子结构间相互关联
基础文分析镧铁硅化合物微观结构稀土元素热处理条件发生改变规镧铁硅化合物铸态样品言第二相基体相具晶反应特征该相优先析出影响基体相形成镧铁硅化合物原始甩带样品言RE值等02时基会出现析出相 RE值0406中间时析出相会条形进行排列超1微米RE值等10时析出相会连接起呈序分布次获佳磁性文RE取值03
文分析镧铁硅化合物磁性稀土元素热处理发生改变规通XRD衍射图样观察历24时1373K热处理样品αFe相衍射峰含量相较相Na Zn13型相出结结反映出种热处理方法非优选择未αFe相获较纯Na Zn13型113相文分12时1273K4时1323K条件进行热处理研究发现佳XRD图样4时1323K条件结果图样中够发现10种异稀土元素样品均呈现良Na Zn13型113相衍射峰更少αFe相衍射峰够更消杂项获取单目标相
文熔炼方法电弧熔炼4时1323K设定环境中生成113相镧铁硅化合物磁制冷材料运XRD等手段表现化合物相结构等特征运交流磁化率直接测量仪进行镧铁硅合金交流磁化曲线测量运温差突跃法研究合金居里温度通述实验获结：
稀土元素原子质量变化会导致αFe 杂相含量变化轻稀土显著帮助化合物热处理工艺获成Na Zn13型晶体机构获较纯粹镧铁硅化合物镧铁硅化合物中钬铒等质量较重稀土元素够起铈镨等质量较轻稀土显著提高Tc值中讨合金中代元素硅含量杂相 ΔTad 作文出结：着稀土原子质量升镧铁硅合金TC温度会163K逐步升221K
关键词：稀土永磁材料LaFeSi合金磁相变居里温度
The research of the micro phase structure and magnetic properties of the La(Fe088Si012)13 alloy with trace rare earth elements
Author YU Zheng
Tutor WANG Jingmin
Abstract
The performance of a new generation of nonrare earth permanent magnet materials Neodymium iron silicon alloys are generally accepted as practical room temperature magnetic refrigeration materials but its main phase is obtained through annealing for a minimum of one week and it is very difficult to obtain single phase with low silicon content Recently the Laboratory of Rare Earth Magnetic Functional Materials under the Institute of the Chinese Academy of Sciences has discovered a nonstoichiometric compositional limit that is rich in La elements Within this composition range La Fe can be quickly generated in a few hours The main phase of Si which also has better magnetocaloric properties because it contains less silicon will greatly improve the synthesis efficiency of highperformance magnetocaloric materials At the same time the researchers used the diffusion couple method to deeply and systematically analyze the phase of this type of rare earthrich alloy including its formation principle its morphology and the correlation between the phases Through these analyses we have found a class of binary La5Si3 transition phase which can make the main phase growth layer structure while shortening the diffusion length to shorten the annealing time
Energyefficient room temperature magnetic refrigeration has better performance than previous gas compression refrigeration technology As a potential candidate for magnetic refrigerant materials most magnetic transitions of siliconironsiliconbased alloys will cause changes in the physicochemical properties such as lattice parameters which will result in material properties and structure during thermal and magnetic field cycling The recession has greatly reduced its application value in actual production Therefore the analysis of the critical properties of magnetization fatigue degradation magnetic refrigeration time limits and structural degradation of yttrium iron silicon materials is of crucial importance for improving the practicality of such materials
The main research subject of this paper is La07RE03(Fe088Si012)13 material in which RE stands for lanthanum lanthanum lanthanum lanthanum lanthanum lanthanum lanthanum lanthanum lanthanum lanthanum and this article will focus on these themes Carry out analysis phase structure analysis for lattice symmetry and constant magnetic phase transition characteristic analysis for phase transition temperature hysteresis magnetization isothermal magnetic entropy change effect analysis The interrelationships between these structural and phase transition parameters the size of the rare earth elements and the electronic structure were studied
On this basis this paper analyzes the rules for the change of the microstructure of siliconironsilicon compounds due to different rare earth elements and heat treatment conditions For an ascast sample of a niobium iron silicon compound the second phase and the matrix phase have the characteristic of eutectic reaction and this phase will be preferentially precipitated to affect the formation of the matrix phase For the original slugband material of the niobiumironsilicon compound the precipitated phase does not substantially occur when the RE value is less than or equal to 02 when the RE value is between 04 and 06 the precipitates are arranged in a strip shape and the size exceeds 1 micron When the RE value is greater than or equal to 10 the precipitated phases will be connected together in an ordered distribution In order to obtain the best magnetic performance this time the value of RE in this paper is 03
Finally this paper analyzes the rule that the magnetic properties of siliconironsilicon compounds change due to different rare earth elements and heat treatment The XRD pattern was used to observe the samples that had been subjected to heat treatment for 24 hours and 1373 K heat treatment The content of the diffraction peak of the αFe phase was much larger than that of the main phase of the Na Zn13 type This conclusion reflects the heat treatment The method is not the best choice It failed to remove the αFe phase to obtain a relatively pure Na Zn13 type 113 phase Therefore in this paper heat treatment was conducted under conditions of 12 hours 1273 K and 4 hours and 1323 K It was found that the best XRD pattern was the result under 4 hours and 1323 K conditions Ten different rare earth element samples could be found from the pattern Both can show good Na Zn13 type 113 phase diffraction peaks and fewer αFe phase diffraction peaks which can better eliminate miscellaneous to obtain a single target phase
The smelting method used in this paper is arc smelting that is in the setting environment of 4 hours and 1323K the yttriumironsilicon compound magnetic refrigeration material with 113 phase is mainly produced XRD and other methods were used to characterize the phase structure of the compound The ac susceptibility direct measurement instrument was used to measure the ac magnetization curve of the yttriumironsilicon alloy The Curie temperature of the alloy was studied by using a temperature jump method The following conclusions were obtained through the above experiment
Changes in the atomic mass of rare earth elements can lead to changes in the content of αFe miscellaneous phases Light rare earths can significantly assist the heat treatment process of compounds to obtain the Na Zn13 crystal structure and obtain relatively pure yttrium iron silicon compounds Among the yttrium iron silicon compounds rare earth elements such as yttrium and ytterbium can significantly increase their Tc values compared to rare earths such as yttrium and lanthanum and they do not discuss the content of silicon as an alternative element in alloys And its role of ΔTad Finally the conclusion of this paper is With the increase of the rare earth atom mass the TC temperature of the yttrium iron silicon alloy will gradually increase from 163K to 221K
Key words rareearthfree permanent magnetic materials MnAl alloy precipitates annealing temperature micro structures magnetic properties
目录
1 绪 1
11 研究背景 1
111 磁制冷原理 1
112 磁热效应测量 3
113 LaFeSi系稀土磁制冷材料 4
114 LaFeSi永磁材料制备工艺 4
12 LaFeSi永磁材料国外研究现状 7
13 文研究目意义 10
2 实验方法 11
21 实验原料设备 11
22 试验原理工艺 11
221 配料 12
222 合金熔炼 12
223 甩带 12
224 热处理 13
225 性检测 13
3 La07RE03(Fe088Si012)13合金薄带相变温度分析 14
4 La07RE03(Fe088Si012)13合金相组成微观结构 18
41 La07RE03(Fe088Si012)13合金相组成——X射线衍射 18
411 Mn54Al46合金制备程中相演变 18
412 稀土元素合金快淬薄带相组成影响 19
413 热处理La07RE03(Fe088Si012)13甩带合金相组成 21
414 热处理温度La07RE03(Fe088Si012)13甩带合金相结构影响 23
42 La07RE03(Fe088Si012)13合金微观组织 24
421 合金成分合金铸锭微观形貌组织影响 24
422 合金成分热处理前合金快淬薄带微观形貌组织影响 26
423 热处理合金快淬薄带微观形貌组织影响 27
5 La07RE03(Fe088Si012)13合金快淬薄带磁性分析 28
51 合金成分磁学性影响 28
52 退火温度磁学性影响 30
结 33
致谢 35
参考文献 36
1 绪
11 研究背景
111 磁制冷原理
社会济科学技术水断发展背景提高民生活质量求利源时更加高效清洁保障安全缓解然环境类发展间矛盾等问题生活工作方方面面离开制冷技术应中仅涉重民生国防项目涉日常生活息息相关食品加工家勇家电等领域制冷简言事物中持续抽取热量转移事物中活动制冷技术发展3种常手段：常见普遍气体膨胀冷效应法二气化升华等物理相变引起热量吸收法三通半导体种材料热电效应实现热量析出方法
3种方法具特色优势科技水断发展进步3种制冷方法持续优化传统方法气体膨胀冷效应法通液态氨氟利昂相关化合物作材料进行膨胀制冷样方法许优点显著优点类方法风靡全球供暖制冷界样方法着非常缺点容易引起环境问题制冷效率高制冷寿命周期短耗污染较等现制冷设备占世界总体电力消耗值非常高电源通生石油原料源转化程中仅会导致气候变暖问题会含氟气体释放造成臭氧层空洞扩散引发严重环境危机长期存供需环保间矛盾引发全球研究学者注意务必发展新技术降低传统制冷方法带源消耗降低制冷工艺成减少环境破坏影响1987年9月全世界国家加蒙特利尔会协议签订消耗臭氧层物质进行限定控制全球性协定国1991年成该协议书成员国时国1998年签署京议定书气中温室效应气体含量进行控制减少禁止氟利昂世界国逐渐认识制冷行业急需开发种全新环境友型材料代氟利昂样材料应具备简洁工艺噪音环保节等优势
年领域磁性材料开发应错成绩：利永磁材料创建磁场应磁性材料磁电阻性形成存储元件利核磁振性质应生物科学领域等磁性材料相起外材料具独二特性独特性质磁性材料成代高精尖技术研发社会功拓展基础正磁性材料领域飞速发展全球制冷行业研究者研究新代制冷技术关键点放磁相变物理机制磁制冷技术便开始断壮
磁制冷效应基础磁热效应（MCE）更传统蒸汽循环方法强潜力股磁制冷技术实现金属磁卡效应原理磁制冷材料受外磁场影响发生等温磁化现象释放热量降低磁熵反隔绝热量消磁场时磁熵便会增便会外界吸取热量假设样磁化放热退磁吸热程进行缝衔接利外磁场强度断变化放矢控制磁制冷材料磁熵持续部分吸取热量部分释放热量完成制冷功
够实现磁制冷效应材料里断增加消外加磁场磁动量序机性够导致材料温度发生改变样改变够传递外界环境中Gd5Ge2Si2种巨型磁制冷材料二十世纪九十年代末发现时科学界引发反响
种利MCE制冷技术早世纪初引起科学家PLangevin注意观察发现：磁体隔绝热量消磁场时会降温原理磁性粒子组成固体磁性系统外磁场影响发生磁化系统中磁磁熵会降低释放热量消外加磁场影响系统中磁磁熵会增环境吸取热量种磁性离子系统外磁场变换程中呈现吸热放热表现称磁热效应世纪二十年代德拜杰克预测种方法够运制冷技术中
19世纪末研究员发现磁热效应首次发现该效应20世纪20年代DebyeGiauque相继发现低温利某盐类（磁性）相关化合物实现相关化合物温度改变通磁场变化实现时改变温度逆外应做出评估世纪初Giauque学者第次该项技术做相关实验低1开尔文温度该项技术已成项基容
着断发展该项技术应低温领域取观成果基础应温度范围越越广泛列举：
（1） 液态氦温度变化范围15开尔文20开尔文间
（2） 液态氢液态氮温度变化范围20开尔文80开尔文间
（3） 制冷剂常见钆镓石榴镝铝石榴石八水合硫酸钆等温度变化范围15开尔文20开尔文间中常钆镓石榴制备液态氦时制冷
（4） 温度变化范围10开尔文80开尔文间制冷剂镨钕铒铥等元素铝化合物镍化合物等）
室温条件制冷效应更加具济社会效益需专家更深入研究磁致冷现气体压缩膨胀制冷方式相较具定优势中环保节尤突出室温环境条件热容会定程度升磁化磁化环节求材料热传递效率极高够保障制冷良效果断探索研究发现绝部分制冷材料低温环境中室温条件直接进步研究够室温环境条件制冷材料势必行世纪60年代Brown通研究出钆具较磁热效应Tc293 开尔文着研究断深入发现磁热材料意材料熵变值钆相世纪末两位学者进步研究发现Tc278 开尔文磁场强度5T条件稀土磁制冷材料熵变环境条件钆熵变明显升高学者找晶材料具较高熵变着该项技术进步发展研究越越新具较性材料相继发现常La Fe13xSix等材料熵变相环境条件钆高时新材料发现定程度该项技术进步发展奠定物质基础新材料中LaFeSi类化合物具相具更应前景
现该项技术广泛应超低温环境条件液化氦技术中该项技术应程中定局限性导致相关基础知识理没形成体系相完善影响素阻碍发展该项技术具代优势：效率较高没污染等优势具应前景领域取长足发展
仅该项技术仅空间具良应前景核技术领域样具较应领域求条件极严格苛刻该项技术恰恰够符合求技术领域应变现实该项技术够应领域方面：
（1）激光靶程中氘丸进行冷冻
（2）核聚变程中氘氚进行冷冻
（3）冷红外装置
（4）冷磁窗系统
（5）冷扫雷艇
（6）超导磁体
112 磁热效应测量
磁热效应测量三种方法：
(1)直接测量绝热温升
隔热情况测定种磁性材料磁场强度环境中温度设定H0磁场条件测定温度T0表示HF磁场条件测定温度TF表示磁场改变值两条件磁场强度差值应两次测定温度差该材料磁热效应果直接磁热效应进行测定求测定环境中快速变化磁场影响测定精确度素较：
（1）相应记录装置精确程度
（2）信号传输设备灵敏度
（3）外环境中磁场精确程度
（4）外环境温度隔绝效果
（5）外环境中磁场急速改变温度传感器造成改变
（6）温度改变值磁场改变值时间应
影响素测定磁热效应值会真实值略误差约定510间
（2）通测量热容计算
磁场条件测定热容—温度曲线基础通式进行积分相应ST曲线进够摩尔熵变磁热效应温度变化方法精确度取决测定热容精确程度
（3）通测量磁化曲线计算
次实验中测定温度条件磁化曲线测定磁场条件热磁曲线获图12分析图相关公式：
式中Mi表示环境磁场Hj温度Ti条件测定磁化强度
Mi+1表示HjTi+1测定磁化强度
利该方法磁熵变进行间接测定够更快知道该材料应磁热效应时断研究已确认该方法够充分决定相关材料制冷情况该方法误差磁柜环境温度环境磁场关影响范围310间
现情况全球部分稀土材料国供稀土元素全球储存量相限提取方法复杂条件苛刻稀土元素作战略元素情况相信国应会越越广泛时国进出口限制会越越严格永磁材料开发应研究必然会越越激烈
113 LaFeSi系稀土磁制冷材料
类材料中典型La（FeSi）13该化合物含量较低材料中会发现居里温度条件该材料晶格定程度出负膨胀情况温度条件导致材料铁磁变磁果温度高温度该材料会外环境磁场影响逐渐变磁材料中加入氢原子碳原子者氮原子等够定程度居里温度提高提升该材料熵变果钴元素换该材料中铁元素样够定程度居里温度提高熵变会降低通元素换两种提高基类材料特征：
（1）源非常
（2）原料价格较低
（3）性质稳定
（4）错应前景
（5）稀土元素言容易氧化出现包晶反应
（6）该材料制备工艺非常复杂
（7）磁滞热滞相较工业化生产太现实
含稀土元素类磁制冷材料指通具磁性材料应制冷项技术该项技术通材料磁热效应（英文简称MCE）实现材料环境温度变情况磁化放热隔热中退磁时吸热制冷科技断进步类材料应范围越越广泛制冷效果显著提高外电光热等素相互影响进行相关研究断开发新功应：
（1）新永磁材料开发研究
（2）稀土元素间结构化合物磁性相关探究
（3）记录具高密度擦洗非常容易具重读功新材料开发应研究
（4）稀土元素相关巨磁阻磁制冷磁致伸缩相关材料开发应
形成化合物时求焓零LaFe13化合物时存果化合物加入外类元素世纪60年代研究员该化合物中部分铁元素硅元素铝元素换获该化合物稳定结构稳定化合物晶体结构没发生变化前化合物相引入原子铁原子晶格发生定收缩果硅元素含量断增加晶格常数会逐渐降低种变化会变化磁性影响具影响室温硅元素形成稳定化合物处PM硅元素含量情况温度200250开尔文时该化合物会发生磁变时学者报道称着硅元素含量增加居里温度会相应升高
含硅元素类稳定化合物具特点：
（1） 原料便宜
（2） 化合物中含较贵重元素
（3） 室温条件该化合物熵变较高
（4） 相变温度应范围较广该范围够连续进行调节
（5） 具非常应前景
镧元素铁元素间形成化合物时焓零存两元素形成化合物形成稳定化合物时需加入硅元素铝元素硅元素含量较低时候容易结构较稳定化合物含硅元素化合物合成程中处γ位铁原子变α位样情况液体部分形成三种元素等量物质非常少镧元素铁元素1：13化合物果硅元素含量极低会出现类化合物形成化合物程中必须通高温进行相应处理形成镧元素铁元素1：13稳定化合物该化合物合成时铸锭工艺中需真空石英中进行封装马弗炉中时间应超10天合成该类化合物时时间长成高合成工艺相较复杂
该文章该化合物合成进行深入研究探究温度进行处理含硅元素化合物相结构发生改变研究出处理时佳温度研究相变相关条件原理
114 LaFeSi永磁材料制备工艺
现该材料合成具较方法：
（1）温热挤压法
（2）先气体雾化挤压
（3）机械球磨法
（4）熔体快淬法
（5）电火花烧结法
1141 温热挤压法
该方法原理：材料加热温度升高结晶温度进行挤压变形晶粒细化文研究材料言温度升高15231673开尔文间特定温度挤压形变晶粒细化晶体数量增加进钉扎点变外会带缺陷够定程度增加钉扎作通该方法种材料会相较高矫顽力
1142 气体雾化粉末然挤压法
气雾化衡凝固状态温度极高衡ε相留常温更深入采热处理方法获τ相种方式较高温时通锤压方式磁体够幅度降低凝固时偏析会获材料中组织更加细化种方法足方制备时材料磁性热处理条件粉末凝固时间高求
1143 机械球磨法
机械球磨制作种硅铁镧合金细粉重方式根种方法获材料粉末相组成磁性方面会球磨工艺参数程度进行影响合金粉末球磨时间成正粉末矫顽力球磨时间成反伴着球磨时间断延长合金物理相会变化表现明显ε相会变成稳定βγ2两相种稳定相会球磨初提升程中矫顽力矫顽力达顶点会开始降铁磁量低种方法时定注意球磨时间进行精密控制
1144 熔体快淬法
熔体进行快速淬水样常高温ε相保留存常温常见方式进行热处理获τ相采种方法获快淬合金冷速率控情况获ε相具相高纯度深入热处理τ相纯度会非常高种方法优势极短时间冷获样品凝固偏析极晶粒均化方法中冷速度热处理工艺合金磁性影响显著广泛合金制备方法通常分三步：首先快淬薄带通球磨获磁粉温热挤压磁体
1145 电火花烧结法
种新发展起制取永磁材料方式帕斯科等第采种方法成功制性硅铁镧合金员种方法形式热挤压相种方法制取合金制备程中完成ετ相转换需进步热处理样效避免热处理导致晶粒变稳态相出现较温热挤压法法制取合金性会形变矫顽力远远低温热挤压法操作简便程度说种方法需温热挤压进行续热处理温度控制具优势种方法研究够透彻工艺关键点控制方面长路走
12 LaFeSi国外研究现状
La(FeSi)13种已世界公认磁制冷材料身拥错磁容积效应具性原居里点时候会出现巡游电子发生变磁情况样拥负热膨胀性质磁性材料磁容积效应第次发现97年佩察尔斯基Gd5(Si2Ge2)种磁性材料发现种效应简单说磁性材料磁性环境中改变温度种改变接磁相变温度会表现极活跃种镧合金25摄氏度时表现出磁性伴温度降磁性会发生变化直居里点时会成铁磁性会巡游电子磁性变化发生种现象说白磁态变化种状况产生特殊立体电子结构带极关系硅铁镧材料居里点约200华氏度种材料样25摄氏度时候表现出磁性温度降居里点时候会变成铁磁性会巡游电子发生磁相变化拥极磁热效应时材料物理外观方面会发生重改变点表现明显——体积专业说负热膨胀
帕尔斯特拉等学者探索说明种物质（La Fe13xSix简称A）硅铁中X量介点五二点五时形成立体十三锌钠稳定结构进步制备方式狠功夫里面硅含量控制点样话保持前面说立体结构发生丁点变化材料铁磁性磁性变化程中材料晶格面会发生非常显著收缩情况种情况硅低含量非常低样品中更显著温度升降循环时明显热磁滞现象发生磁场循环变化够类现象表明相变特征——级相变伴着类材料中X断变相变会断演进（12）超点八材料会表现出典型二级相变特征材料中硅含量低点六磁相变会受外加磁场诱导果温度低居里点磁态会转铁前面提电子巡游导致变磁原外部磁场影响材料身立体电子轨道会产生结构改变终材料铁磁态稳定性高磁态十三铁镧基化物里面硅含量直接决定次磁变特征明显程度成反
20世纪末中科院物理展开量研究重点针La(FeSi)13物质展开全面深入系统科学探索发现物质中硅含量高时候磁相典型级相变温度居里点时候场致磁变属性室温中磁性含硅量放低温中会温度点转变成铁磁性种材料身拥剧烈磁弹性耦合直接决定居里点会表现出巨负膨胀拥庞磁熵变根原试验检测表明A里面X代表量点七升二点五时候居里点会175华氏度直线升254华氏度应时饱磁化强度会直线降种合金果想具备极磁热效应晶型定立体十三锌钠体前文已提帕尔斯特拉研究已证明材料中硅含量晶型关系沈保根等学者前基础合金制作方法进行改进硅含量降点二时候晶型结构然没丝变化然磁相发生变化时候晶格会明显进行收缩低硅量合金中表现显易见温度磁场发生升降循环时候明显热磁滞情况发生级磁相变证相变特征会身硅含量升高发生变化中硅含量超点八材料呈现出二级相变独特特征
存正形成焓导致法制备出十三铁镧种合金通添加外种元素形成改合金68年时候科里帕耶维奇等研究员采硅铝取代铁第次稳定A合金合金警惕结构方面磁标准十三锌钠硅铝两种元素引入晶体结构没发生改变原子太合金晶格发生收缩伴硅含量提高合金晶格常数成反具体x等点二时应常数点四七五纳米x等二点五时应常数点四五零仅仅常数角度变化微然微变化磁性作巨影响合金25摄氏度作时候呈现出磁性硅含量改变处两百二百五十华氏度条件时磁性会转变成铁磁性前面帕尔斯特拉等员相关研究磁性转变饱磁化程度行进行证明饱磁化方面着硅含量变化磁化函数斜率较理增说明硅元素会该合金电子结构发生变化王等学者第原理进行相关计算结果表明硅元素加入合金铁原子硅原子中电子杂化类型会转变成3d2p型足费米面态密度变化FM产生变化根源
A磁性方面全面系统开展相关探索时候磁热性研究重点00年胡等科研员开拓方面研究A中硅元素含量低时候A放05T磁场环境中熵变量2001年进步研究中表明A中熵变值晶格收缩磁性变化具定应关系A中x量达点六二级相变界时磁性变化程中温度磁滞性没发现获磁化曲线完全逆说明温度磁场环境中熵变值皆逆外点需留心A熵变峰值会磁场加高温区发生部队称拓宽深入分析发现磁场诱导发生磁变源泉
温度采X射线进行试验表明晶型维持着十三锌钠结构里面晶胞常数非常明显变化LaFe114Si16出现铁磁性发现晶格常数减零点四百分点
00年起胡凤霞课题组发现La(FeSi)13材料（简称B）拥极庞磁制冷效应适钴换铁效果更佳样成稀土磁制冷焦点外中科院北科包头稀土院川等研究组特性机理相关研究意义推进年具体La Fe1098Co022Si18物质（Cx18）置身5T242华氏度环境中时产生熵变115 （Cx11）物质处05T274华氏度条件时熵变值达203钆两倍物质中没突出磁滞进行实际时候巨价值极留意x值变倍时居里点会提高四分熵值差降沈俊等探究MCE时候仅仅x06时居里点会发生二级相变外合金中钴换铁开展MCE相关研究结果前者基致研究表明硅钴会合金居里点提升熵差减A相关研究致硅钴两元素中居里点钴熵差影响低钴见A中钴代铁室温更巨磁热效应种[La(Fe1xMnx)117Si13]合金里面x含量0003晶型结构会变化仅仅x002时候会出现丝反铁磁性饱磁化强度降预期仅仅稀释产生预估铁锰反行排列样
安等探索钕换MCE作结果显示着钕进入居里点增高MCE降结构续研究相悖藤田等铈添加A物质中伴换居里点降低熵变绝热温度提高沈等系统研究合金中稀土元素换磁性MCEs变化研究说明稀土元素发生变化时候应物质居里点降级相变更加明显根源晶格发生收缩添加稀土元素二级磁相变转换成级稀土元素量提高助MCE增强
76年布朗提出钆常温磁制冷量拥居里点调较磁热种材料雨春笋迅速发现新开辟拓宽温跨磁制冷装备道路里面铝硅铁镧形成合金高性价现全世界民付诸行动齐姆等学者旋转型RMR里面2550cm型微粒制冷剂进行相关试验获制冷效果基达钆样藤田种氢化球形颗粒AMR两端发现两端温度截然稳态时温跨达16k
13 文研究目意义
文基精密仪器飞行器等行业材料磁制冷膨胀方面针性求选择希够获种磁制冷效果较硅铁镧合金负热膨胀缘进行定探讨应提高定理实践根
La(FeSi)13类型材料磁制冷相关研究已较全面深入断尝试变换化学相组成期获更加突出性材料前研究表明类材料想获磁制冷需达居里点温度者铁含量降低实现居里点提升会导致磁矩降研究者稀土元素进行换达提升磁矩作中钴换铁效提高居里点表中（11）情况进行总结
面相关情况表明研究停留基础科学原型设计具体应时结构稳定性相关研究未社会稀土磁制冷材料基进行商业化运作实际应中稳定性研究已箭弦相关员高度关注卡帕等类磁制冷合金晶部分相关制冷时效进行研究种合金典工作传热体（H2O空气）进行热交换试验365天时间段合金身处环境侵害磁制冷时效进行相关探讨现实生活中受长时间高频磁化磁体积会断收缩膨胀会材料变易碎产生实际应中稳定性高问题解决结构问题德国研究者采种孔材料方式抵消体积变化产生应力通实际应发现种结构维持材料机械稳定性时够效热滞情况减弱然孔种结构会幅度降低热传导作热导流体进行换热缺陷单位体积中磁制冷材料量减少情况显易见度会降低制冷效果找种非常稳定会降低制冷效率制备方法机理具里程碑意义
表11中发现含稀土元素合金综合性磁制冷效果错材料方面说镧种极便宜元素铁硅球存量极庞说述两种合金现认极具潜力材料实际生活中开始相关测试测试发现类材料实际应程中体积结构会产生极称改变合金身极应力图15该合金晶格温度关系图中发现身结构磁态变化变化然晶格居里点会发生跳跃居里点磁态较磁态高439千分点体积方面居里点时磁态改变样晶格系数点会发生跳跃情况磁态变化样图知该合金居里点周围时体积变化达13百分点Gd百分千五百表明类材料复磁磁中结构直接决定否进行实际应
添加稀土元素基础进行磁制冷方面合金磁磁化时结构制冷效果等进行全面实践型研究时空结构性进行表达实现根源进行分析获提高材料机械稳定性方式磁制冷种技术拥绿色生态属性类社会持续发展极利开发出稀土制冷合金已范围推广阶段说稀土磁制冷静磁磁运行中稳固结构演进相关制冷效果变化物理化学角度进行机制探索填补方面技术空白类似合金研究程中效化情况分析提供鉴材料稳定失效程中结出改良方式够第时间制造更机械稳定结构实型类合金中课题研究结应该会巨市场应潜力
文La07RE03(Fe088Si012)13制备材料基准里面RE稀土元素代称进开展研究：
1 引入稀土元素形成合金组织形态相组成微观结构具体属性作具体结构说晶格性质进行研究
2 考察稀土元素合金磁性作规律磁制冷微观结构演进着重考察磁相变特点尤相变温度滞磁化强度变化
3 研究种合金磁热效应情况者说等温磁熵变
4 获面稀土元素构成合金结构相变参数原子电子杂化间相互关系
研究路线：
1 应真空热处理进行母合金熔炼获需材料
2 1中获材料开展致冷力测试断改善制备工艺达实目
2 实验方法
21 实验原料设备
实验原料纯度占0995镧块纯度占09999铁块纯度占099硅粉纯度占0999微量元素（铈镨钕钐钆铽镝钬铒镥）采实验设备见表21
表 21 试验设备
仪器名称
型号
生产厂家
非耗真空电弧炉
WKII
北京物科光电技术限公司
真空甩带机
WK
北京物科光电技术限公司
真空气氛式电炉
SKC06143
天津中环实验电炉限公司
22 试验原理工艺
Na Zn13型镧铁硅材料结构见图21种材料Fm3¯c样立方群组成中单元胞体中含8分子式着8(a)8(b) 96i3种类型晶位镧原子位置位晶胞顶点La(8a)铁原子位置位 FeⅠ(8b) FeⅡ(96i)镧原子周围24 FeⅡ原子FeⅠ原子周围12排列成20面体 FeⅡ原子形成面心立方拥正形成焓没La Fe13相想稳定La Fe13需加入硅元素者铝元素形成稳固Na Zn13型化合物硅元素值达4时立方体结构会变成I4mcm型硅者钴等原子换掉铁原子会首先选择量较少晶位保持稳会首先换掉FeⅡ(96i)位置
La(Fe Si)13特晶体结构拥巡游电子变磁转变功常温该材料磁性温度减少TC时便变成铁磁性La(Fe Si)13TC处开始巡游电子变磁转变进行磁状态铁磁状态场致级相转变该材料样性质TC处呈现出强磁热效应
实验目定退火时限里制优质常温磁制冷材料RE稀土元素换镧元素会减Na Zn13相晶格常数提升合金材料TC保持磁熵变相稳定出情况考量相关文献研究基础文热处理环境设定1273K热量保温4时生成La07RE03(Fe088Si012)13合金研究完全热处理环境元素换材料相制备结果作
实验第步先配置完成原材料份10g量真空电弧熔炼炉中制成纽扣铸态合金程中需材料反复翻转进行四次熔炼保证均匀合金纽扣纯度9999wt镧铁硅RE等求进行配料中镧需添加5at硅添加2at防止熔炼程中损失份原料10g计算然放纽扣炉中进行熔炼制备铸锭合金步骤：
第步：完成称量原料放置真空室铜坩埚中闭合炉门开启机械泵进行真空操作 5×102乇第二步：开油扩散泵真空抽超2×105乇第三步：放入高纯度氩气完成真空室清洗第四步：12步重复操作次第五步：充进略微低1atm高纯度氩气保护熔炼程第六步：原料进行三五次反复翻转熔炼锭子线切割终合金纽扣钼片包装刻编号封装高2×106乇真空石英中开始热处理
目前已知RT（R代表稀土元素T代表铁钴镍）合金中LaCo13种相没LaFe13相LaNi13相然加入铝硅钴等元素够生成RTM样伪二元113相化合物种化物亚稳相必须退火处理急速冷处理形成固定113相述六步骤制品放高温退火炉中进行1273K4时退火处理迅速放入冰水中进行冷
221 配料
备镧铁硅RE先砂纸磨掉镧块外表已发生氧化外层钻取部分碎屑放手套箱中成分例称取重量纯度9999wt镧铁硅RE等求进行配料（中镧需添加5at硅添加2at防止熔炼程中损失）份原料重量30g放电子天秤称量算出成分质量先体积较铁进行称重结果例修改原料质量中RE需80号砂纸细致磨出定质量硅粉直接称取重量
电子天秤
配计算公式图示：
222 合金熔炼
配份30g原料放真空电弧熔炼炉里处理成纽扣铸态合金程中反复进行四次翻转保证合金纽扣均匀电弧熔炼炉处理样品成规纽扣状质量30g
真空电弧炉充入氩气环境中原料遵循FeLaSiREFe序放入中降低熔炼损失开始处理先50毫安电流原料熔炼成整体100毫安电流进行反复四次均匀处理终铸态合金
真空电弧炉
223 熔体快淬
铸态合金进行较粗粉碎接着LZK12A型真空快淬炉中25ms转速甩带详细步骤：破碎化合物放进石英制成里放甩带机中部真空抽3*103Pa开电源开关温度达峰值时连接外舱阀门通舱压化合物挤压快速旋转铜轴化合物样程中形成条带形状飞样品舱停止设备回收合金
通实验加入稀土原料气甩带结果加稀土更常长条带稀土含量升高合金条带更加脆化
224 热处理
样品熔炼时会产生包晶反应工艺中找佳温度利包晶反应正发生相关相干扰制取纯相必须热处理工艺技术进行控许学者9501050摄氏度条件花费量时间退火制纯相样技术周期长实际应中会存缺点部分学者希够提高退火温度缩短时间者采高球磨等技术减退火周期制取 Na Zn13型相晶体结构
DSC测试结果基础钽箔包裹甩带处理合金进行封500摄氏度高温处理半时采取温度时间退处理进行冷研究退火方法进行试验分析处理方式合金组织结构文热处理方法：熔炼铸锭封装仅充满氩气石英中放炉中分开展1373K1323K1273K退火时间分4h12h24h周等样品退火迅速放进冰水进行淬火处理
通述实验结果优退火条件4时1273K退火次24时1323K退火均较纯Na Zn13型晶体实验结果更科学文采4时1273K退火方法处理合金针部分属性良合金1050摄氏度2天样退火条件反复验证结果度精确度
研究中需关注方开始钽箔外包样品24时1323K热处理XRD衍射图形未显示出显著113相反前αFe相值更高分析猜测认钽箔提高热阻造成实验程中温度远远高出设定1323K掉钽箔情况样条件实验次次XRD图形前进行次实验钽箔情况减热处理温度1273K分4h12h24h4d7d时间中进行热处理通实验1273K4h样品XRD衍射图形113相峰值高够制取相言纯La(FeSi)13化合物
述实验结果进行研究文认真空气氛式炉影响部温度实际值现实值更高样度温度会产生许αFe相热处理时间短单相制成结果更问题文认炉长时间热处理会导致温度丢失没达时淬火目优热处理环境必须优质实验装置更需研究学者课题懈努力
真空气氛式炉
225 性检测
甩带处理结束合金双面胶黏玻璃片分四百六百八百号砂纸处理酒精棉擦干晾干固定测试底座开展检测：
1 通飞利浦XPro MPD X射线衍射仪分析化合物相设定指标Cu靶KaX射线二十九十扫描角度λ15406Ǻ四十毫安电流四十千伏电压扫描速度5°min间断扫描方法采样步长002度
2 采jade 60标准PDF数库鉴定识合金物相研究化合物中相组成成分例
3 采步热分析仪（STA449F3）出化合物相转变温度少升温速度设定分钟20度
4 采JSM7500扫描电镜（SEM）研究合金微观结构通谱研究组成
5 采综合物性测量系统（PPMS）分析强外磁场1T作合金磁性
3 La07RE03(Fe088Si012)13合金相组成微观结构
31 La07RE03(Fe088Si012)13合金制备程中相演变
元素进行分析含合金重成分考虑具体样求采取效分析策略采X射线进行辅助衍射结果进行种素分解形成观测样例：
标出样品中存3种物相（113相Fe相111相）5样品组具体分析
图La07RE03(Fe088Si012)13合金（RELaCePrNdSm）甩带（热处理前）样品XRD衍射图样图中出没稀土掺杂仅La元素La(Fe088Si012)13合金中113相明显相反铁相3峰强峰峰值高具体实验中加入CePr等稀土元素形成113状态分考虑周围气温检测材料否够满足磁铁性质温度会发生电子变磁现象十分常见进行试样分析αFe+La Fe Si→La(FeSi)13发生反应纯净La(FeSi)13种方式工业界中常应够促进生产生活需
时出La07Ce03(Fe088Si012)13 La07Pr03(Fe088Si012)13 La07Sm03(Fe088Si012)13均出较明显113相证明热处理前3种稀土元素掺杂已改善合金磁性代La（FeSi）13行方案然法完全消杂相（Fe相111相）已表现出113相性质进继续进行结果分析样品中具αFe保证衡现象够允许快速冷正高温相够存储更加纯材质
考虑样种性质发现检测物质单体通物质化合具体表现形式考虑Na Zn13型相关类型文献中介绍果具体操作程中够进行处理物质达简单状态进进行更加细致分析分级种具体素种化合物成分然通序列分析保证重部位代样会降低晶格常数实现满足条件化合物考虑具体半径时La原子起重标准作
图La07RE03(Fe088Si012)13合金（RE GdTbDyHoEr）甩带样品（热处理前）XRD衍射图样出La07Tb03(Fe088Si012)13 La07Dy03(Fe088Si012)13 La07Ho03(Fe088Si012)13 La07Er03(Fe088Si012)13 掺杂较成功表现出明显113相杂相（Fe相111相）基消
32 稀土元素合金快淬薄带相组成影响
分析前衍射图样元素尤处理前进步稀土情况进行总结然113相成分发现较明显相分析特殊位置明显衍射峰值出现2θ43°位置具体结果衍射峰样需寻找新峰值结果样中具稀土考虑LaFeSi含量必图谱中具影响外外方面稀土作尤第二相形成整实验程中需加入稀土元素提高良析出力进步拓展前形态应
33 热处理La07RE03(Fe088Si012)13甩带合金相组成
RELaCePrNdSmGdTbDyHoEr时候通图够知道La07RE03(Fe088Si012)13合金进行科学热处理够样品图样XRD衍射形状标出样品中存3种物相（113相Fe相111相）5样品组具体分析
图La07RE03(Fe088Si012)13合金（RELaCePrNdSm）热处理样品XRD衍射图样热处理没稀土元素代La (Fe088Si012)13合金未取较热处理结果开展热处理前较存较欠缺La07Nd03(Fe088Si012)13 La07Sm03(Fe088Si012)13113相展开科学纳总结够知道具备特点开展封热处理时统热处理工艺适合稀土元素稀土元素形成113相具体原学者进步深入探索细致分析结果样中进行整体考虑发现Fe相111相非常代表性样中然已具Fe源已进行分解操作相关元素通进步优化达113相进步分析严格考虑温度状态
热处理考虑种稀土元素相关样形成衍射图样La07RE03(Fe088Si012)13合金进行分析
果原子质量够增加相强度会提升特LaFeSi相Fe相 113相体现完全状态中La07Gd03(Fe088Si012)13 La07Tb03(Fe088Si012)13 La07Dy03(Fe088Si012)13 La07Ho03(Fe088Si012)13进行效热处理操作显著113相xrd衍射图谱进行分析够知道热处理113相衍射峰强度远高未热处理时Fe相111杂相消应2θ非常重指标447°应αFe248°应La Fe Si467°应113 相仅够简单例Fe情况显然出占例没增加Fe相变化形成重变化趋势样讲甩带热处理方式够113相例增加种方式够促进物质提纯保证整操作效性达实验求重手段
综合甩带杂质相会113 相起产生例αFe 等杂相会产生通常情况合金里面含αFe 相（110）面衍射幅度强逐渐减弱表明稀土元素越αFe 相含量越少越少时扩散现象明显反稀土元素越少αFe 相含量越时扩散现象明显
里出处理条件定时候稀土元素总量越少 Na Zn13型相越少反稀土元素总量越Na Zn13型相越什会样情况发生原代元素会影响原子扩散尤热处理作 Na Zn13相会稀土元素产生更量
根面描述知道铸态合金基没113相存够温度条件然Fe+LaFeSi→La（FeSi）13够反应扩散速度扩散方式致生成113相花费时间相 La Fe13xSix合金种样结构类型中常温条件制冷材料Na Zn13型没足够时间进行扩散较少La Fe Si 杂相
4 La07RE03(Fe088Si012)13合金薄带相变温度分析
Na Zn13型材料晶胞3晶位分96i8(b)8(a)时分子式分子式8角八角分La原子占领仅占领方 FeⅡ(96i)FeⅠ(8b)方占领La 原子周围全部 FeⅡ原子外 FeⅡ原子FeⅠ原子包围起里20面体构成封闭空间焓存见La Fe13相果想生成稳定度较高La Fe13必须Si Al 元素Si 值约4时候时体系四方体结构果值距离4较时然立方体结构果铁原子原子取代原子会放弃量较高晶位量较时衡度够先选择代 FeⅡ(96i)位置原子
La(Fe Si)13性常温条件磁性温度较低时候铁磁性
根查询锰氧化物相关材料知磁性会序序间变化求温度条件程度取决电子浓度浓度越温度高反浓度越温度较
熔炼产品般会La Fe Si 相等出现熔炼程中αFe+La Fe Si→La(FeSi)13反应需定条件利进行通反应较纯净 La(FeSi)13相相 La Fe Si 相等等想较纯净La(FeSi)13必须重点关注热处理工艺量专家1000摄氏度左右时候通较长时间 La(FeSi)13相种退火方法花费长时间少方法广泛推广没广泛生产希通办法减少退火需花费时间
促进 αFe+La Fe Si→La(FeSi)13反应正常进行较纯净 La(FeSi)13物质必须完全消杂质 La Fe Si 相等等时采方法衡凝固方法取La Fe Si 相快速进行淬薄接着退火篇文章涉相转变温度约实1000摄氏度左右前没发生纯净稀土元素研究相转底需什样温度篇文章方面深入分析成分样品
样品利示差扫描量热法（DSC）进行测试DSC测试测试原理知进行该实验样品受热处理程什会样认测试样品相转变完成通常情况DSC测试产生结果：测样品成1：13相样完成测试样品具较强磁性检验测试样品磁性强度简单磁铁测试法样直接吸力状况结果显示测试样品中混合稀土特重稀土元素DSC测试样品磁性没预想种情况考察样品相变温度文选取样品历较热处理程选象具突出清晰xrd衍射峰样品进行编号：掺Ce2号掺Pr3号掺Gd6号掺Ho9号外获知原子序数稀土元素样品相转变温度影响情况规律特性样品选取需遵顼定原通常情况选象原子序数参考10相宜
La07Ce03(Fe Si)13合金相变温度
面幅图片横坐标应相变温度范围1000摄氏度1500摄氏度坐标应DSC分析该图片知千三百度时候DSC包晶反应结束
La07Pr03(Fe088Si012)13合金相变温度
面幅图片横坐标应相变温度范围1000摄氏度1500摄氏度坐标应DSC分析该图片知千三百度时候DSC包晶反应结束
La07Gd03(Fe088Si012)13合金相变温度
面幅图片横坐标应相变温度范围1000摄氏度1500摄氏度坐标应DSC分析该图片知千三百度时候DSC包晶反应结束
La07Ho03(Fe088Si012)13合金相变温度
面幅图片横坐标应相变温度范围1000摄氏度1500摄氏度坐标应DSC分析该图片知千三百度时候DSC包晶反应结束
La07RE03(Fe088Si012)13合金升温曲线
La07RE03(Fe088Si012)13合金降温曲线
面图关La07RE03(Fe088Si012)13进行效处理够助图掌握相转变温度规律果RE进行变化会样降温升温曲线助述热分析措施够科学明确合金温度增加阶段里应相变温度够知道样品热处理稀土元素原子序数持续变化（断增）相转变温度会调整明确：温度1350℃时候十样稀土种类样品已实现科学相改变包晶反应
出现述规律缘：材料里存种元素存：电子浓度会磁序序情况产生影响图中分析出La07RE03(Fe088Si012)13会出现包晶反应相变温度会受原子序数影响处原子序数指掺杂稀土元素果某方增外方会增预估稀土元素原子代La原子晶格常数减稀土元素半径La原子相差越取代造成晶格畸变越空位越容易产生原子扩散变容易包晶反应反应温度越低
5 La07RE03(Fe088Si012)13合金快淬薄带磁性分析
51 交流磁化率测量
样品交流磁化率进行测试时候关键判断指标温度突跃点够获稀土元素原子序数产生调整居里温度实际变化情况
交流磁化率测定仪
La07RE03(Fe088Si012)13合金交流磁化率（RELaCePrNd）
La07RE03(Fe088Si012)13合金交流磁化率（RE ErHo）
交流磁化率曲线中根升降温曲线2突跃温度取均值温度常说居里温度（Curie temperatureTc）够做理解：磁性材料里果发磁化强度改变调整0℃时候存具体温度效界点够表征铁者亚铁磁性物质否改变演变磁性物质果居里点温度时候物质演变成铁磁体时候材料较关联磁场法效调整果居里点温度物质演变成磁体附磁场调整磁体磁场会程度调整时候磁敏感度概10负6次方居里点进行分析知基通物质具体性质说决定方面晶体结构方面化学组成旦铁磁物质较程度磁化够产生特磁性温度增加金属点会出现断变强阵热运动会导致磁畴磁矩出现混乱排列情况果温度已足够达够前磁畴磁矩形状分布产生破坏水时磁畴会程度破坏瓦解时候磁矩值会变成0（均）意味着铁磁物质具备丁点磁性时候够称磁物质时候磁畴较关联铁磁性质具备匹配铁磁物质发生较变化前磁导率调整成磁物质具备值铁磁性出现时候匹配温度口中常说居里点温度
利交流磁化率测定仪初步确定合金居里温度确定温度范围选取中4样品测量磁化曲线更精确确定掺杂稀土元素合金居里温度滞效应等参数
52 磁化曲线测量
磁场温度变化程里磁化强度改变情况进行分析绘制曲线磁场003 T磁场3T展开研究四特典型意义样品进行测量仪器振动量子磁强计(SQUIDVSM)
振动量子磁强计助尺寸样品体积规模样品进行磁化够做磁耦极子假样品规定模式震动似成磁偶极场出现定震动位附检测线圈会受影响中磁通量产生调整出现感应电动势磁化强度表征正关系述电压展开放操作进行效记录助已清楚电压磁矩关系够知道磁化率
La07Ce03(Fe088Si012)13La07Pr03(Fe088Si012)13磁化曲线
La07Gd03(Fe088Si012)13La07Ho03(Fe088Si012)13磁化曲线
面图温度较高时候La07RE03(Fe088Si012)1进行退火处理处外磁场情况热磁曲线0013T外3T通温度T进行数学操作求导（相磁化强度 M言）够获数值低温度够称作居里温度 TC加热阶段里d Md T 存高值称作合金具备居里温度Tc表征通图够确认 La07RE03(Fe088Si012)13合金里定会具备1Tc 值会产生变动160K220K助述方法够十样样品居里温度进行测量计算
居里温度原子序数变化曲线
述10样品居里温度求原理：先求10样品磁矩 M关温度阶导函数然通分析该导函数通导函数极值进居里温度进行相关计算发现稀土元素原子序数断增导致La07RE03(Fe088Si012)13物质会产生变化明显居里温度会初161K增加203K情况线性增长特接该物质中Tc基受渡金属原子间交换作决定迅游电子密度提高进导致铁磁交换加强该物质居里温度增加
La07RE03(Fe088Si012)13合金言掺入稀土元素造成该物质Tc 值会出现特调整述合金Tc值言Na Zn13型相纯度微观结构造成通较XRD 分析数发现换元素含量微差代元素含量越少造成合金中杂质更合金退火没完全达求进导致Na Zn13型相实际结构理结构出现差进导致Tc值变化递变规律定偏差
通实验发现4实验样品化合物出现规律铁磁态进入磁态需跨越温度区间伴着稀土元素原子序数提高加述4样品温度达居里温度时候等温磁化曲线温度会出现规律变化慢慢增加首先1K然2K3K
磁制冷材料均热滞效应作相关键指标热滞效应言指温度提高阶段测Tc值降温阶段测Tc值差温度差值级相变磁致冷材料中温度滞种情况定会情况存La07Ce03(Fe088Si012)13合金类型区具备热滞效应基处1K附余合金没显著热滞效应表明稀土换元素含量程度减少热滞效应合金着二级相变转变外够明显发现合金温度超Tc温度时候La07Pr03(Fe088Si012)13合金磁化强度余3种合金磁化强度约零忽略计究原许强铁磁性杂相（αFe 相）作进导致种结果关磁化强度稀土元素中原子序数间存种关联前研究未发现清晰规律需进行深入研究
结
篇文助相关办法制造种快淬薄带（包括电弧熔炼等）里面包含成分La07RE03(Fe088Si012)13合金然助退火方法进行处理定温度处理四时（1273K）NaZn13型材料（相）该材料进行磁制冷接着扫描量热仪等仪器进行包括X射线投射分析种分析获结果：
（1）XRD进行分析知稀土元素掺杂αFe杂相数量急剧降低呈弥散分布元素会产生科学代程度推动合金热处理程里产生 NaZn13型相够获 NaZn13型相形成特全面La07RE03(Fe088Si012)13合金掺杂稀土元素原子序数程度增加特容易造成晶格常数减铸态La07RE03(Fe088Si012)13说特关键相中αFe LaFeSiLa07RE03(Fe088Si012)13定改变进行甩带操作身具备较数量αFeLaFeSi
（2）掺杂稀土元素原子序数会程度增加La07RE03(Fe088Si012)13合金身说相变温度方面产生调整基纳增加范畴出现述情况原合金里面会存磁序序转变较关联价电子具备活动性浓度提高预估稀土元素会La原子直径方面差开展取代会导致出现更晶格畸变更空位易出现原子扩散情况产生更频繁包晶反应够更低情况产生
（3）La07RE03(Fe088Si012)13合金部说稀土元素（La稀土元素进行代）产生调整尤原子序数方面实现增加容易导致居里温度Tc 值程度提升热滞现象进行效控制通磁性分析够知道掺杂稀土元素原子质量着情况改变断增造成La07RE03(Fe088Si012)13出现变化尤居里温度方面持续提高种情况存线性特点稀土元素持续掺入磁程度发生相改变级调整二级
致谢
进行毕业文3月里整学生涯里涉面广时间跨度长工作量学机会老师说通次毕业文够前学课程知识进行效运果够课精髓全部领悟具备较强逻辑力高效完成毕业文
常说磨刀误砍柴工遇目前解决问题时候会时学进行请教会阐述问题进行耐心回答会缺乏耐心进行指责反复强调应该重视方课题确定者终设计完成老师提供帮助真正意义完成传道受业解惑务特敬佩日日夜夜老师提供学业指导生活思想层面关心老师专业知识特敬佩细致科研态度产生敬佩日工作学里会榜样断努力学争取进步
文完成时候心情特激动课题起始阶段者文完稿阶段老师朋友学悉心帮助次表达谢意特谢谢母校年指导栽培
参考文献
［1］ Hu FXShen BGSun JＲet al Influence of negative lattice expansion and metamagnetic transition on magnetic entropy change in the compound La Fe11 4Si1 6［J］AppliedPhysics Letters200178( 23) 36753677
［2］谢鲲刘立强余丽艳等添加 B La Fe11 5Si1 5快淬带残余αFe相磁热效应影响［J］ 稀金属材料工程200938( 12) 2238 － 2241
［3］Liu GJSun JＲShen Jet al Determination of the entropy changes in the compounds with a firstorder magnetictransition［J］ Applied Physics Letters200790( 3 ) 0325070325073
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档
稀土元素La(Fe088Si012)13合金相结构磁相变行影响
摘
永磁材料常见发电设备传感设备构成中目前研究界致力开发成低廉性优质新代非稀土永磁材料镧铁硅合金普遍接受实室温磁制冷材料相少星期退火非常难制低硅含量单相期中国科学院属研究稀土磁性功材料实验室发现类富含La元素非化学计量成分限值种成分范围需时便够迅速生成LaFeSi相中包含更少硅含量具更磁热性发现极提高高性磁热材料合成效率时研究者通扩散偶方法深入系统性分析类富稀土合金相包含形成原理形貌位相间关联等通分析找类二元La5 Si3渡相够相生长呈现层片结构时缩短扩散长度缩短退火时
高效室温磁制冷相较气体压缩制冷技术言更性作富潜力候选磁制冷剂材料镧铁硅系合金数磁性转变情况会引起晶格参数等理化性质改变样改变会热磁场循环时造成材料性结构衰退降低实际生产中应价值分析镧铁硅材料磁化疲劳退化磁制冷时限结构衰退等关键性质提高类材料实性非常关键意义
文研究体La07RE03(Fe088Si012)13材料中RE代表铈镨钕钐钆铽镝钬铒镥文围绕题开展分析：针晶格称性常数相结构分析针相变温度滞磁化强度磁相变特征分析等温磁熵变效应分析等研究结构相变参数稀土元素组成部分电子结构间相互关联
基础文分析镧铁硅化合物微观结构稀土元素热处理条件发生改变规镧铁硅化合物铸态样品言第二相基体相具晶反应特征该相优先析出影响基体相形成镧铁硅化合物原始甩带样品言RE值等02时基会出现析出相 RE值0406中间时析出相会条形进行排列超1微米RE值等10时析出相会连接起呈序分布次获佳磁性文RE取值03
文分析镧铁硅化合物磁性稀土元素热处理发生改变规通XRD衍射图样观察历24时1373K热处理样品αFe相衍射峰含量相较相Na Zn13型相出结结反映出种热处理方法非优选择未αFe相获较纯Na Zn13型113相文分12时1273K4时1323K条件进行热处理研究发现佳XRD图样4时1323K条件结果图样中够发现10种异稀土元素样品均呈现良Na Zn13型113相衍射峰更少αFe相衍射峰够更消杂项获取单目标相
文熔炼方法电弧熔炼4时1323K设定环境中生成113相镧铁硅化合物磁制冷材料运XRD等手段表现化合物相结构等特征运交流磁化率直接测量仪进行镧铁硅合金交流磁化曲线测量运温差突跃法研究合金居里温度通述实验获结：
稀土元素原子质量变化会导致αFe 杂相含量变化轻稀土显著帮助化合物热处理工艺获成Na Zn13型晶体机构获较纯粹镧铁硅化合物镧铁硅化合物中钬铒等质量较重稀土元素够起铈镨等质量较轻稀土显著提高Tc值中讨合金中代元素硅含量杂相 ΔTad 作文出结：着稀土原子质量升镧铁硅合金TC温度会163K逐步升221K
关键词：稀土永磁材料LaFeSi合金磁相变居里温度
The research of the micro phase structure and magnetic properties of the La(Fe088Si012)13 alloy with trace rare earth elements
Author YU Zheng
Tutor WANG Jingmin
Abstract
The performance of a new generation of nonrare earth permanent magnet materials Neodymium iron silicon alloys are generally accepted as practical room temperature magnetic refrigeration materials but its main phase is obtained through annealing for a minimum of one week and it is very difficult to obtain single phase with low silicon content Recently the Laboratory of Rare Earth Magnetic Functional Materials under the Institute of the Chinese Academy of Sciences has discovered a nonstoichiometric compositional limit that is rich in La elements Within this composition range La Fe can be quickly generated in a few hours The main phase of Si which also has better magnetocaloric properties because it contains less silicon will greatly improve the synthesis efficiency of highperformance magnetocaloric materials At the same time the researchers used the diffusion couple method to deeply and systematically analyze the phase of this type of rare earthrich alloy including its formation principle its morphology and the correlation between the phases Through these analyses we have found a class of binary La5Si3 transition phase which can make the main phase growth layer structure while shortening the diffusion length to shorten the annealing time
Energyefficient room temperature magnetic refrigeration has better performance than previous gas compression refrigeration technology As a potential candidate for magnetic refrigerant materials most magnetic transitions of siliconironsiliconbased alloys will cause changes in the physicochemical properties such as lattice parameters which will result in material properties and structure during thermal and magnetic field cycling The recession has greatly reduced its application value in actual production Therefore the analysis of the critical properties of magnetization fatigue degradation magnetic refrigeration time limits and structural degradation of yttrium iron silicon materials is of crucial importance for improving the practicality of such materials
The main research subject of this paper is La07RE03(Fe088Si012)13 material in which RE stands for lanthanum lanthanum lanthanum lanthanum lanthanum lanthanum lanthanum lanthanum lanthanum lanthanum and this article will focus on these themes Carry out analysis phase structure analysis for lattice symmetry and constant magnetic phase transition characteristic analysis for phase transition temperature hysteresis magnetization isothermal magnetic entropy change effect analysis The interrelationships between these structural and phase transition parameters the size of the rare earth elements and the electronic structure were studied
On this basis this paper analyzes the rules for the change of the microstructure of siliconironsilicon compounds due to different rare earth elements and heat treatment conditions For an ascast sample of a niobium iron silicon compound the second phase and the matrix phase have the characteristic of eutectic reaction and this phase will be preferentially precipitated to affect the formation of the matrix phase For the original slugband material of the niobiumironsilicon compound the precipitated phase does not substantially occur when the RE value is less than or equal to 02 when the RE value is between 04 and 06 the precipitates are arranged in a strip shape and the size exceeds 1 micron When the RE value is greater than or equal to 10 the precipitated phases will be connected together in an ordered distribution In order to obtain the best magnetic performance this time the value of RE in this paper is 03
Finally this paper analyzes the rule that the magnetic properties of siliconironsilicon compounds change due to different rare earth elements and heat treatment The XRD pattern was used to observe the samples that had been subjected to heat treatment for 24 hours and 1373 K heat treatment The content of the diffraction peak of the αFe phase was much larger than that of the main phase of the Na Zn13 type This conclusion reflects the heat treatment The method is not the best choice It failed to remove the αFe phase to obtain a relatively pure Na Zn13 type 113 phase Therefore in this paper heat treatment was conducted under conditions of 12 hours 1273 K and 4 hours and 1323 K It was found that the best XRD pattern was the result under 4 hours and 1323 K conditions Ten different rare earth element samples could be found from the pattern Both can show good Na Zn13 type 113 phase diffraction peaks and fewer αFe phase diffraction peaks which can better eliminate miscellaneous to obtain a single target phase
The smelting method used in this paper is arc smelting that is in the setting environment of 4 hours and 1323K the yttriumironsilicon compound magnetic refrigeration material with 113 phase is mainly produced XRD and other methods were used to characterize the phase structure of the compound The ac susceptibility direct measurement instrument was used to measure the ac magnetization curve of the yttriumironsilicon alloy The Curie temperature of the alloy was studied by using a temperature jump method The following conclusions were obtained through the above experiment
Changes in the atomic mass of rare earth elements can lead to changes in the content of αFe miscellaneous phases Light rare earths can significantly assist the heat treatment process of compounds to obtain the Na Zn13 crystal structure and obtain relatively pure yttrium iron silicon compounds Among the yttrium iron silicon compounds rare earth elements such as yttrium and ytterbium can significantly increase their Tc values compared to rare earths such as yttrium and lanthanum and they do not discuss the content of silicon as an alternative element in alloys And its role of ΔTad Finally the conclusion of this paper is With the increase of the rare earth atom mass the TC temperature of the yttrium iron silicon alloy will gradually increase from 163K to 221K
Key words rareearthfree permanent magnetic materials MnAl alloy precipitates annealing temperature micro structures magnetic properties
目录
1 绪 1
11 研究背景 1
111 磁制冷原理 1
112 磁热效应测量 3
113 LaFeSi系稀土磁制冷材料 4
114 LaFeSi永磁材料制备工艺 4
12 LaFeSi永磁材料国外研究现状 7
13 文研究目意义 10
2 实验方法 11
21 实验原料设备 11
22 试验原理工艺 11
221 配料 12
222 合金熔炼 12
223 甩带 12
224 热处理 13
225 性检测 13
3 La07RE03(Fe088Si012)13合金薄带相变温度分析 14
4 La07RE03(Fe088Si012)13合金相组成微观结构 18
41 La07RE03(Fe088Si012)13合金相组成——X射线衍射 18
411 Mn54Al46合金制备程中相演变 18
412 稀土元素合金快淬薄带相组成影响 19
413 热处理La07RE03(Fe088Si012)13甩带合金相组成 21
414 热处理温度La07RE03(Fe088Si012)13甩带合金相结构影响 23
42 La07RE03(Fe088Si012)13合金微观组织 24
421 合金成分合金铸锭微观形貌组织影响 24
422 合金成分热处理前合金快淬薄带微观形貌组织影响 26
423 热处理合金快淬薄带微观形貌组织影响 27
5 La07RE03(Fe088Si012)13合金快淬薄带磁性分析 28
51 合金成分磁学性影响 28
52 退火温度磁学性影响 30
结 33
致谢 35
参考文献 36
1 绪
11 研究背景
111 磁制冷原理
社会济科学技术水断发展背景提高民生活质量求利源时更加高效清洁保障安全缓解然环境类发展间矛盾等问题生活工作方方面面离开制冷技术应中仅涉重民生国防项目涉日常生活息息相关食品加工家勇家电等领域制冷简言事物中持续抽取热量转移事物中活动制冷技术发展3种常手段：常见普遍气体膨胀冷效应法二气化升华等物理相变引起热量吸收法三通半导体种材料热电效应实现热量析出方法
3种方法具特色优势科技水断发展进步3种制冷方法持续优化传统方法气体膨胀冷效应法通液态氨氟利昂相关化合物作材料进行膨胀制冷样方法许优点显著优点类方法风靡全球供暖制冷界样方法着非常缺点容易引起环境问题制冷效率高制冷寿命周期短耗污染较等现制冷设备占世界总体电力消耗值非常高电源通生石油原料源转化程中仅会导致气候变暖问题会含氟气体释放造成臭氧层空洞扩散引发严重环境危机长期存供需环保间矛盾引发全球研究学者注意务必发展新技术降低传统制冷方法带源消耗降低制冷工艺成减少环境破坏影响1987年9月全世界国家加蒙特利尔会协议签订消耗臭氧层物质进行限定控制全球性协定国1991年成该协议书成员国时国1998年签署京议定书气中温室效应气体含量进行控制减少禁止氟利昂世界国逐渐认识制冷行业急需开发种全新环境友型材料代氟利昂样材料应具备简洁工艺噪音环保节等优势
年领域磁性材料开发应错成绩：利永磁材料创建磁场应磁性材料磁电阻性形成存储元件利核磁振性质应生物科学领域等磁性材料相起外材料具独二特性独特性质磁性材料成代高精尖技术研发社会功拓展基础正磁性材料领域飞速发展全球制冷行业研究者研究新代制冷技术关键点放磁相变物理机制磁制冷技术便开始断壮
磁制冷效应基础磁热效应（MCE）更传统蒸汽循环方法强潜力股磁制冷技术实现金属磁卡效应原理磁制冷材料受外磁场影响发生等温磁化现象释放热量降低磁熵反隔绝热量消磁场时磁熵便会增便会外界吸取热量假设样磁化放热退磁吸热程进行缝衔接利外磁场强度断变化放矢控制磁制冷材料磁熵持续部分吸取热量部分释放热量完成制冷功
够实现磁制冷效应材料里断增加消外加磁场磁动量序机性够导致材料温度发生改变样改变够传递外界环境中Gd5Ge2Si2种巨型磁制冷材料二十世纪九十年代末发现时科学界引发反响
种利MCE制冷技术早世纪初引起科学家PLangevin注意观察发现：磁体隔绝热量消磁场时会降温原理磁性粒子组成固体磁性系统外磁场影响发生磁化系统中磁磁熵会降低释放热量消外加磁场影响系统中磁磁熵会增环境吸取热量种磁性离子系统外磁场变换程中呈现吸热放热表现称磁热效应世纪二十年代德拜杰克预测种方法够运制冷技术中
19世纪末研究员发现磁热效应首次发现该效应20世纪20年代DebyeGiauque相继发现低温利某盐类（磁性）相关化合物实现相关化合物温度改变通磁场变化实现时改变温度逆外应做出评估世纪初Giauque学者第次该项技术做相关实验低1开尔文温度该项技术已成项基容
着断发展该项技术应低温领域取观成果基础应温度范围越越广泛列举：
（1） 液态氦温度变化范围15开尔文20开尔文间
（2） 液态氢液态氮温度变化范围20开尔文80开尔文间
（3） 制冷剂常见钆镓石榴镝铝石榴石八水合硫酸钆等温度变化范围15开尔文20开尔文间中常钆镓石榴制备液态氦时制冷
（4） 温度变化范围10开尔文80开尔文间制冷剂镨钕铒铥等元素铝化合物镍化合物等）
室温条件制冷效应更加具济社会效益需专家更深入研究磁致冷现气体压缩膨胀制冷方式相较具定优势中环保节尤突出室温环境条件热容会定程度升磁化磁化环节求材料热传递效率极高够保障制冷良效果断探索研究发现绝部分制冷材料低温环境中室温条件直接进步研究够室温环境条件制冷材料势必行世纪60年代Brown通研究出钆具较磁热效应Tc293 开尔文着研究断深入发现磁热材料意材料熵变值钆相世纪末两位学者进步研究发现Tc278 开尔文磁场强度5T条件稀土磁制冷材料熵变环境条件钆熵变明显升高学者找晶材料具较高熵变着该项技术进步发展研究越越新具较性材料相继发现常La Fe13xSix等材料熵变相环境条件钆高时新材料发现定程度该项技术进步发展奠定物质基础新材料中LaFeSi类化合物具相具更应前景
现该项技术广泛应超低温环境条件液化氦技术中该项技术应程中定局限性导致相关基础知识理没形成体系相完善影响素阻碍发展该项技术具代优势：效率较高没污染等优势具应前景领域取长足发展
仅该项技术仅空间具良应前景核技术领域样具较应领域求条件极严格苛刻该项技术恰恰够符合求技术领域应变现实该项技术够应领域方面：
（1）激光靶程中氘丸进行冷冻
（2）核聚变程中氘氚进行冷冻
（3）冷红外装置
（4）冷磁窗系统
（5）冷扫雷艇
（6）超导磁体
112 磁热效应测量
磁热效应测量三种方法：
(1)直接测量绝热温升
隔热情况测定种磁性材料磁场强度环境中温度设定H0磁场条件测定温度T0表示HF磁场条件测定温度TF表示磁场改变值两条件磁场强度差值应两次测定温度差该材料磁热效应果直接磁热效应进行测定求测定环境中快速变化磁场影响测定精确度素较：
（1）相应记录装置精确程度
（2）信号传输设备灵敏度
（3）外环境中磁场精确程度
（4）外环境温度隔绝效果
（5）外环境中磁场急速改变温度传感器造成改变
（6）温度改变值磁场改变值时间应
影响素测定磁热效应值会真实值略误差约定510间
（2）通测量热容计算
磁场条件测定热容—温度曲线基础通式进行积分相应ST曲线进够摩尔熵变磁热效应温度变化方法精确度取决测定热容精确程度
（3）通测量磁化曲线计算
次实验中测定温度条件磁化曲线测定磁场条件热磁曲线获图12分析图相关公式：
式中Mi表示环境磁场Hj温度Ti条件测定磁化强度
Mi+1表示HjTi+1测定磁化强度
利该方法磁熵变进行间接测定够更快知道该材料应磁热效应时断研究已确认该方法够充分决定相关材料制冷情况该方法误差磁柜环境温度环境磁场关影响范围310间
现情况全球部分稀土材料国供稀土元素全球储存量相限提取方法复杂条件苛刻稀土元素作战略元素情况相信国应会越越广泛时国进出口限制会越越严格永磁材料开发应研究必然会越越激烈
113 LaFeSi系稀土磁制冷材料
类材料中典型La（FeSi）13该化合物含量较低材料中会发现居里温度条件该材料晶格定程度出负膨胀情况温度条件导致材料铁磁变磁果温度高温度该材料会外环境磁场影响逐渐变磁材料中加入氢原子碳原子者氮原子等够定程度居里温度提高提升该材料熵变果钴元素换该材料中铁元素样够定程度居里温度提高熵变会降低通元素换两种提高基类材料特征：
（1）源非常
（2）原料价格较低
（3）性质稳定
（4）错应前景
（5）稀土元素言容易氧化出现包晶反应
（6）该材料制备工艺非常复杂
（7）磁滞热滞相较工业化生产太现实
含稀土元素类磁制冷材料指通具磁性材料应制冷项技术该项技术通材料磁热效应（英文简称MCE）实现材料环境温度变情况磁化放热隔热中退磁时吸热制冷科技断进步类材料应范围越越广泛制冷效果显著提高外电光热等素相互影响进行相关研究断开发新功应：
（1）新永磁材料开发研究
（2）稀土元素间结构化合物磁性相关探究
（3）记录具高密度擦洗非常容易具重读功新材料开发应研究
（4）稀土元素相关巨磁阻磁制冷磁致伸缩相关材料开发应
形成化合物时求焓零LaFe13化合物时存果化合物加入外类元素世纪60年代研究员该化合物中部分铁元素硅元素铝元素换获该化合物稳定结构稳定化合物晶体结构没发生变化前化合物相引入原子铁原子晶格发生定收缩果硅元素含量断增加晶格常数会逐渐降低种变化会变化磁性影响具影响室温硅元素形成稳定化合物处PM硅元素含量情况温度200250开尔文时该化合物会发生磁变时学者报道称着硅元素含量增加居里温度会相应升高
含硅元素类稳定化合物具特点：
（1） 原料便宜
（2） 化合物中含较贵重元素
（3） 室温条件该化合物熵变较高
（4） 相变温度应范围较广该范围够连续进行调节
（5） 具非常应前景
镧元素铁元素间形成化合物时焓零存两元素形成化合物形成稳定化合物时需加入硅元素铝元素硅元素含量较低时候容易结构较稳定化合物含硅元素化合物合成程中处γ位铁原子变α位样情况液体部分形成三种元素等量物质非常少镧元素铁元素1：13化合物果硅元素含量极低会出现类化合物形成化合物程中必须通高温进行相应处理形成镧元素铁元素1：13稳定化合物该化合物合成时铸锭工艺中需真空石英中进行封装马弗炉中时间应超10天合成该类化合物时时间长成高合成工艺相较复杂
该文章该化合物合成进行深入研究探究温度进行处理含硅元素化合物相结构发生改变研究出处理时佳温度研究相变相关条件原理
114 LaFeSi永磁材料制备工艺
现该材料合成具较方法：
（1）温热挤压法
（2）先气体雾化挤压
（3）机械球磨法
（4）熔体快淬法
（5）电火花烧结法
1141 温热挤压法
该方法原理：材料加热温度升高结晶温度进行挤压变形晶粒细化文研究材料言温度升高15231673开尔文间特定温度挤压形变晶粒细化晶体数量增加进钉扎点变外会带缺陷够定程度增加钉扎作通该方法种材料会相较高矫顽力
1142 气体雾化粉末然挤压法
气雾化衡凝固状态温度极高衡ε相留常温更深入采热处理方法获τ相种方式较高温时通锤压方式磁体够幅度降低凝固时偏析会获材料中组织更加细化种方法足方制备时材料磁性热处理条件粉末凝固时间高求
1143 机械球磨法
机械球磨制作种硅铁镧合金细粉重方式根种方法获材料粉末相组成磁性方面会球磨工艺参数程度进行影响合金粉末球磨时间成正粉末矫顽力球磨时间成反伴着球磨时间断延长合金物理相会变化表现明显ε相会变成稳定βγ2两相种稳定相会球磨初提升程中矫顽力矫顽力达顶点会开始降铁磁量低种方法时定注意球磨时间进行精密控制
1144 熔体快淬法
熔体进行快速淬水样常高温ε相保留存常温常见方式进行热处理获τ相采种方法获快淬合金冷速率控情况获ε相具相高纯度深入热处理τ相纯度会非常高种方法优势极短时间冷获样品凝固偏析极晶粒均化方法中冷速度热处理工艺合金磁性影响显著广泛合金制备方法通常分三步：首先快淬薄带通球磨获磁粉温热挤压磁体
1145 电火花烧结法
种新发展起制取永磁材料方式帕斯科等第采种方法成功制性硅铁镧合金员种方法形式热挤压相种方法制取合金制备程中完成ετ相转换需进步热处理样效避免热处理导致晶粒变稳态相出现较温热挤压法法制取合金性会形变矫顽力远远低温热挤压法操作简便程度说种方法需温热挤压进行续热处理温度控制具优势种方法研究够透彻工艺关键点控制方面长路走
12 LaFeSi国外研究现状
La(FeSi)13种已世界公认磁制冷材料身拥错磁容积效应具性原居里点时候会出现巡游电子发生变磁情况样拥负热膨胀性质磁性材料磁容积效应第次发现97年佩察尔斯基Gd5(Si2Ge2)种磁性材料发现种效应简单说磁性材料磁性环境中改变温度种改变接磁相变温度会表现极活跃种镧合金25摄氏度时表现出磁性伴温度降磁性会发生变化直居里点时会成铁磁性会巡游电子磁性变化发生种现象说白磁态变化种状况产生特殊立体电子结构带极关系硅铁镧材料居里点约200华氏度种材料样25摄氏度时候表现出磁性温度降居里点时候会变成铁磁性会巡游电子发生磁相变化拥极磁热效应时材料物理外观方面会发生重改变点表现明显——体积专业说负热膨胀
帕尔斯特拉等学者探索说明种物质（La Fe13xSix简称A）硅铁中X量介点五二点五时形成立体十三锌钠稳定结构进步制备方式狠功夫里面硅含量控制点样话保持前面说立体结构发生丁点变化材料铁磁性磁性变化程中材料晶格面会发生非常显著收缩情况种情况硅低含量非常低样品中更显著温度升降循环时明显热磁滞现象发生磁场循环变化够类现象表明相变特征——级相变伴着类材料中X断变相变会断演进（12）超点八材料会表现出典型二级相变特征材料中硅含量低点六磁相变会受外加磁场诱导果温度低居里点磁态会转铁前面提电子巡游导致变磁原外部磁场影响材料身立体电子轨道会产生结构改变终材料铁磁态稳定性高磁态十三铁镧基化物里面硅含量直接决定次磁变特征明显程度成反
20世纪末中科院物理展开量研究重点针La(FeSi)13物质展开全面深入系统科学探索发现物质中硅含量高时候磁相典型级相变温度居里点时候场致磁变属性室温中磁性含硅量放低温中会温度点转变成铁磁性种材料身拥剧烈磁弹性耦合直接决定居里点会表现出巨负膨胀拥庞磁熵变根原试验检测表明A里面X代表量点七升二点五时候居里点会175华氏度直线升254华氏度应时饱磁化强度会直线降种合金果想具备极磁热效应晶型定立体十三锌钠体前文已提帕尔斯特拉研究已证明材料中硅含量晶型关系沈保根等学者前基础合金制作方法进行改进硅含量降点二时候晶型结构然没丝变化然磁相发生变化时候晶格会明显进行收缩低硅量合金中表现显易见温度磁场发生升降循环时候明显热磁滞情况发生级磁相变证相变特征会身硅含量升高发生变化中硅含量超点八材料呈现出二级相变独特特征
存正形成焓导致法制备出十三铁镧种合金通添加外种元素形成改合金68年时候科里帕耶维奇等研究员采硅铝取代铁第次稳定A合金合金警惕结构方面磁标准十三锌钠硅铝两种元素引入晶体结构没发生改变原子太合金晶格发生收缩伴硅含量提高合金晶格常数成反具体x等点二时应常数点四七五纳米x等二点五时应常数点四五零仅仅常数角度变化微然微变化磁性作巨影响合金25摄氏度作时候呈现出磁性硅含量改变处两百二百五十华氏度条件时磁性会转变成铁磁性前面帕尔斯特拉等员相关研究磁性转变饱磁化程度行进行证明饱磁化方面着硅含量变化磁化函数斜率较理增说明硅元素会该合金电子结构发生变化王等学者第原理进行相关计算结果表明硅元素加入合金铁原子硅原子中电子杂化类型会转变成3d2p型足费米面态密度变化FM产生变化根源
A磁性方面全面系统开展相关探索时候磁热性研究重点00年胡等科研员开拓方面研究A中硅元素含量低时候A放05T磁场环境中熵变量2001年进步研究中表明A中熵变值晶格收缩磁性变化具定应关系A中x量达点六二级相变界时磁性变化程中温度磁滞性没发现获磁化曲线完全逆说明温度磁场环境中熵变值皆逆外点需留心A熵变峰值会磁场加高温区发生部队称拓宽深入分析发现磁场诱导发生磁变源泉
温度采X射线进行试验表明晶型维持着十三锌钠结构里面晶胞常数非常明显变化LaFe114Si16出现铁磁性发现晶格常数减零点四百分点
00年起胡凤霞课题组发现La(FeSi)13材料（简称B）拥极庞磁制冷效应适钴换铁效果更佳样成稀土磁制冷焦点外中科院北科包头稀土院川等研究组特性机理相关研究意义推进年具体La Fe1098Co022Si18物质（Cx18）置身5T242华氏度环境中时产生熵变115 （Cx11）物质处05T274华氏度条件时熵变值达203钆两倍物质中没突出磁滞进行实际时候巨价值极留意x值变倍时居里点会提高四分熵值差降沈俊等探究MCE时候仅仅x06时居里点会发生二级相变外合金中钴换铁开展MCE相关研究结果前者基致研究表明硅钴会合金居里点提升熵差减A相关研究致硅钴两元素中居里点钴熵差影响低钴见A中钴代铁室温更巨磁热效应种[La(Fe1xMnx)117Si13]合金里面x含量0003晶型结构会变化仅仅x002时候会出现丝反铁磁性饱磁化强度降预期仅仅稀释产生预估铁锰反行排列样
安等探索钕换MCE作结果显示着钕进入居里点增高MCE降结构续研究相悖藤田等铈添加A物质中伴换居里点降低熵变绝热温度提高沈等系统研究合金中稀土元素换磁性MCEs变化研究说明稀土元素发生变化时候应物质居里点降级相变更加明显根源晶格发生收缩添加稀土元素二级磁相变转换成级稀土元素量提高助MCE增强
76年布朗提出钆常温磁制冷量拥居里点调较磁热种材料雨春笋迅速发现新开辟拓宽温跨磁制冷装备道路里面铝硅铁镧形成合金高性价现全世界民付诸行动齐姆等学者旋转型RMR里面2550cm型微粒制冷剂进行相关试验获制冷效果基达钆样藤田种氢化球形颗粒AMR两端发现两端温度截然稳态时温跨达16k
13 文研究目意义
文基精密仪器飞行器等行业材料磁制冷膨胀方面针性求选择希够获种磁制冷效果较硅铁镧合金负热膨胀缘进行定探讨应提高定理实践根
La(FeSi)13类型材料磁制冷相关研究已较全面深入断尝试变换化学相组成期获更加突出性材料前研究表明类材料想获磁制冷需达居里点温度者铁含量降低实现居里点提升会导致磁矩降研究者稀土元素进行换达提升磁矩作中钴换铁效提高居里点表中（11）情况进行总结
面相关情况表明研究停留基础科学原型设计具体应时结构稳定性相关研究未社会稀土磁制冷材料基进行商业化运作实际应中稳定性研究已箭弦相关员高度关注卡帕等类磁制冷合金晶部分相关制冷时效进行研究种合金典工作传热体（H2O空气）进行热交换试验365天时间段合金身处环境侵害磁制冷时效进行相关探讨现实生活中受长时间高频磁化磁体积会断收缩膨胀会材料变易碎产生实际应中稳定性高问题解决结构问题德国研究者采种孔材料方式抵消体积变化产生应力通实际应发现种结构维持材料机械稳定性时够效热滞情况减弱然孔种结构会幅度降低热传导作热导流体进行换热缺陷单位体积中磁制冷材料量减少情况显易见度会降低制冷效果找种非常稳定会降低制冷效率制备方法机理具里程碑意义
表11中发现含稀土元素合金综合性磁制冷效果错材料方面说镧种极便宜元素铁硅球存量极庞说述两种合金现认极具潜力材料实际生活中开始相关测试测试发现类材料实际应程中体积结构会产生极称改变合金身极应力图15该合金晶格温度关系图中发现身结构磁态变化变化然晶格居里点会发生跳跃居里点磁态较磁态高439千分点体积方面居里点时磁态改变样晶格系数点会发生跳跃情况磁态变化样图知该合金居里点周围时体积变化达13百分点Gd百分千五百表明类材料复磁磁中结构直接决定否进行实际应
添加稀土元素基础进行磁制冷方面合金磁磁化时结构制冷效果等进行全面实践型研究时空结构性进行表达实现根源进行分析获提高材料机械稳定性方式磁制冷种技术拥绿色生态属性类社会持续发展极利开发出稀土制冷合金已范围推广阶段说稀土磁制冷静磁磁运行中稳固结构演进相关制冷效果变化物理化学角度进行机制探索填补方面技术空白类似合金研究程中效化情况分析提供鉴材料稳定失效程中结出改良方式够第时间制造更机械稳定结构实型类合金中课题研究结应该会巨市场应潜力
文La07RE03(Fe088Si012)13制备材料基准里面RE稀土元素代称进开展研究：
1 引入稀土元素形成合金组织形态相组成微观结构具体属性作具体结构说晶格性质进行研究
2 考察稀土元素合金磁性作规律磁制冷微观结构演进着重考察磁相变特点尤相变温度滞磁化强度变化
3 研究种合金磁热效应情况者说等温磁熵变
4 获面稀土元素构成合金结构相变参数原子电子杂化间相互关系
研究路线：
1 应真空热处理进行母合金熔炼获需材料
2 1中获材料开展致冷力测试断改善制备工艺达实目
2 实验方法
21 实验原料设备
实验原料纯度占0995镧块纯度占09999铁块纯度占099硅粉纯度占0999微量元素（铈镨钕钐钆铽镝钬铒镥）采实验设备见表21
表 21 试验设备
仪器名称
型号
生产厂家
非耗真空电弧炉
WKII
北京物科光电技术限公司
真空甩带机
WK
北京物科光电技术限公司
真空气氛式电炉
SKC06143
天津中环实验电炉限公司
22 试验原理工艺
Na Zn13型镧铁硅材料结构见图21种材料Fm3¯c样立方群组成中单元胞体中含8分子式着8(a)8(b) 96i3种类型晶位镧原子位置位晶胞顶点La(8a)铁原子位置位 FeⅠ(8b) FeⅡ(96i)镧原子周围24 FeⅡ原子FeⅠ原子周围12排列成20面体 FeⅡ原子形成面心立方拥正形成焓没La Fe13相想稳定La Fe13需加入硅元素者铝元素形成稳固Na Zn13型化合物硅元素值达4时立方体结构会变成I4mcm型硅者钴等原子换掉铁原子会首先选择量较少晶位保持稳会首先换掉FeⅡ(96i)位置
La(Fe Si)13特晶体结构拥巡游电子变磁转变功常温该材料磁性温度减少TC时便变成铁磁性La(Fe Si)13TC处开始巡游电子变磁转变进行磁状态铁磁状态场致级相转变该材料样性质TC处呈现出强磁热效应
实验目定退火时限里制优质常温磁制冷材料RE稀土元素换镧元素会减Na Zn13相晶格常数提升合金材料TC保持磁熵变相稳定出情况考量相关文献研究基础文热处理环境设定1273K热量保温4时生成La07RE03(Fe088Si012)13合金研究完全热处理环境元素换材料相制备结果作
实验第步先配置完成原材料份10g量真空电弧熔炼炉中制成纽扣铸态合金程中需材料反复翻转进行四次熔炼保证均匀合金纽扣纯度9999wt镧铁硅RE等求进行配料中镧需添加5at硅添加2at防止熔炼程中损失份原料10g计算然放纽扣炉中进行熔炼制备铸锭合金步骤：
第步：完成称量原料放置真空室铜坩埚中闭合炉门开启机械泵进行真空操作 5×102乇第二步：开油扩散泵真空抽超2×105乇第三步：放入高纯度氩气完成真空室清洗第四步：12步重复操作次第五步：充进略微低1atm高纯度氩气保护熔炼程第六步：原料进行三五次反复翻转熔炼锭子线切割终合金纽扣钼片包装刻编号封装高2×106乇真空石英中开始热处理
目前已知RT（R代表稀土元素T代表铁钴镍）合金中LaCo13种相没LaFe13相LaNi13相然加入铝硅钴等元素够生成RTM样伪二元113相化合物种化物亚稳相必须退火处理急速冷处理形成固定113相述六步骤制品放高温退火炉中进行1273K4时退火处理迅速放入冰水中进行冷
221 配料
备镧铁硅RE先砂纸磨掉镧块外表已发生氧化外层钻取部分碎屑放手套箱中成分例称取重量纯度9999wt镧铁硅RE等求进行配料（中镧需添加5at硅添加2at防止熔炼程中损失）份原料重量30g放电子天秤称量算出成分质量先体积较铁进行称重结果例修改原料质量中RE需80号砂纸细致磨出定质量硅粉直接称取重量
电子天秤
配计算公式图示：
222 合金熔炼
配份30g原料放真空电弧熔炼炉里处理成纽扣铸态合金程中反复进行四次翻转保证合金纽扣均匀电弧熔炼炉处理样品成规纽扣状质量30g
真空电弧炉充入氩气环境中原料遵循FeLaSiREFe序放入中降低熔炼损失开始处理先50毫安电流原料熔炼成整体100毫安电流进行反复四次均匀处理终铸态合金
真空电弧炉
223 熔体快淬
铸态合金进行较粗粉碎接着LZK12A型真空快淬炉中25ms转速甩带详细步骤：破碎化合物放进石英制成里放甩带机中部真空抽3*103Pa开电源开关温度达峰值时连接外舱阀门通舱压化合物挤压快速旋转铜轴化合物样程中形成条带形状飞样品舱停止设备回收合金
通实验加入稀土原料气甩带结果加稀土更常长条带稀土含量升高合金条带更加脆化
224 热处理
样品熔炼时会产生包晶反应工艺中找佳温度利包晶反应正发生相关相干扰制取纯相必须热处理工艺技术进行控许学者9501050摄氏度条件花费量时间退火制纯相样技术周期长实际应中会存缺点部分学者希够提高退火温度缩短时间者采高球磨等技术减退火周期制取 Na Zn13型相晶体结构
DSC测试结果基础钽箔包裹甩带处理合金进行封500摄氏度高温处理半时采取温度时间退处理进行冷研究退火方法进行试验分析处理方式合金组织结构文热处理方法：熔炼铸锭封装仅充满氩气石英中放炉中分开展1373K1323K1273K退火时间分4h12h24h周等样品退火迅速放进冰水进行淬火处理
通述实验结果优退火条件4时1273K退火次24时1323K退火均较纯Na Zn13型晶体实验结果更科学文采4时1273K退火方法处理合金针部分属性良合金1050摄氏度2天样退火条件反复验证结果度精确度
研究中需关注方开始钽箔外包样品24时1323K热处理XRD衍射图形未显示出显著113相反前αFe相值更高分析猜测认钽箔提高热阻造成实验程中温度远远高出设定1323K掉钽箔情况样条件实验次次XRD图形前进行次实验钽箔情况减热处理温度1273K分4h12h24h4d7d时间中进行热处理通实验1273K4h样品XRD衍射图形113相峰值高够制取相言纯La(FeSi)13化合物
述实验结果进行研究文认真空气氛式炉影响部温度实际值现实值更高样度温度会产生许αFe相热处理时间短单相制成结果更问题文认炉长时间热处理会导致温度丢失没达时淬火目优热处理环境必须优质实验装置更需研究学者课题懈努力
真空气氛式炉
225 性检测
甩带处理结束合金双面胶黏玻璃片分四百六百八百号砂纸处理酒精棉擦干晾干固定测试底座开展检测：
1 通飞利浦XPro MPD X射线衍射仪分析化合物相设定指标Cu靶KaX射线二十九十扫描角度λ15406Ǻ四十毫安电流四十千伏电压扫描速度5°min间断扫描方法采样步长002度
2 采jade 60标准PDF数库鉴定识合金物相研究化合物中相组成成分例
3 采步热分析仪（STA449F3）出化合物相转变温度少升温速度设定分钟20度
4 采JSM7500扫描电镜（SEM）研究合金微观结构通谱研究组成
5 采综合物性测量系统（PPMS）分析强外磁场1T作合金磁性
3 La07RE03(Fe088Si012)13合金相组成微观结构
31 La07RE03(Fe088Si012)13合金制备程中相演变
元素进行分析含合金重成分考虑具体样求采取效分析策略采X射线进行辅助衍射结果进行种素分解形成观测样例：
标出样品中存3种物相（113相Fe相111相）5样品组具体分析
图La07RE03(Fe088Si012)13合金（RELaCePrNdSm）甩带（热处理前）样品XRD衍射图样图中出没稀土掺杂仅La元素La(Fe088Si012)13合金中113相明显相反铁相3峰强峰峰值高具体实验中加入CePr等稀土元素形成113状态分考虑周围气温检测材料否够满足磁铁性质温度会发生电子变磁现象十分常见进行试样分析αFe+La Fe Si→La(FeSi)13发生反应纯净La(FeSi)13种方式工业界中常应够促进生产生活需
时出La07Ce03(Fe088Si012)13 La07Pr03(Fe088Si012)13 La07Sm03(Fe088Si012)13均出较明显113相证明热处理前3种稀土元素掺杂已改善合金磁性代La（FeSi）13行方案然法完全消杂相（Fe相111相）已表现出113相性质进继续进行结果分析样品中具αFe保证衡现象够允许快速冷正高温相够存储更加纯材质
考虑样种性质发现检测物质单体通物质化合具体表现形式考虑Na Zn13型相关类型文献中介绍果具体操作程中够进行处理物质达简单状态进进行更加细致分析分级种具体素种化合物成分然通序列分析保证重部位代样会降低晶格常数实现满足条件化合物考虑具体半径时La原子起重标准作
图La07RE03(Fe088Si012)13合金（RE GdTbDyHoEr）甩带样品（热处理前）XRD衍射图样出La07Tb03(Fe088Si012)13 La07Dy03(Fe088Si012)13 La07Ho03(Fe088Si012)13 La07Er03(Fe088Si012)13 掺杂较成功表现出明显113相杂相（Fe相111相）基消
32 稀土元素合金快淬薄带相组成影响
分析前衍射图样元素尤处理前进步稀土情况进行总结然113相成分发现较明显相分析特殊位置明显衍射峰值出现2θ43°位置具体结果衍射峰样需寻找新峰值结果样中具稀土考虑LaFeSi含量必图谱中具影响外外方面稀土作尤第二相形成整实验程中需加入稀土元素提高良析出力进步拓展前形态应
33 热处理La07RE03(Fe088Si012)13甩带合金相组成
RELaCePrNdSmGdTbDyHoEr时候通图够知道La07RE03(Fe088Si012)13合金进行科学热处理够样品图样XRD衍射形状标出样品中存3种物相（113相Fe相111相）5样品组具体分析
图La07RE03(Fe088Si012)13合金（RELaCePrNdSm）热处理样品XRD衍射图样热处理没稀土元素代La (Fe088Si012)13合金未取较热处理结果开展热处理前较存较欠缺La07Nd03(Fe088Si012)13 La07Sm03(Fe088Si012)13113相展开科学纳总结够知道具备特点开展封热处理时统热处理工艺适合稀土元素稀土元素形成113相具体原学者进步深入探索细致分析结果样中进行整体考虑发现Fe相111相非常代表性样中然已具Fe源已进行分解操作相关元素通进步优化达113相进步分析严格考虑温度状态
热处理考虑种稀土元素相关样形成衍射图样La07RE03(Fe088Si012)13合金进行分析
果原子质量够增加相强度会提升特LaFeSi相Fe相 113相体现完全状态中La07Gd03(Fe088Si012)13 La07Tb03(Fe088Si012)13 La07Dy03(Fe088Si012)13 La07Ho03(Fe088Si012)13进行效热处理操作显著113相xrd衍射图谱进行分析够知道热处理113相衍射峰强度远高未热处理时Fe相111杂相消应2θ非常重指标447°应αFe248°应La Fe Si467°应113 相仅够简单例Fe情况显然出占例没增加Fe相变化形成重变化趋势样讲甩带热处理方式够113相例增加种方式够促进物质提纯保证整操作效性达实验求重手段
综合甩带杂质相会113 相起产生例αFe 等杂相会产生通常情况合金里面含αFe 相（110）面衍射幅度强逐渐减弱表明稀土元素越αFe 相含量越少越少时扩散现象明显反稀土元素越少αFe 相含量越时扩散现象明显
里出处理条件定时候稀土元素总量越少 Na Zn13型相越少反稀土元素总量越Na Zn13型相越什会样情况发生原代元素会影响原子扩散尤热处理作 Na Zn13相会稀土元素产生更量
根面描述知道铸态合金基没113相存够温度条件然Fe+LaFeSi→La（FeSi）13够反应扩散速度扩散方式致生成113相花费时间相 La Fe13xSix合金种样结构类型中常温条件制冷材料Na Zn13型没足够时间进行扩散较少La Fe Si 杂相
4 La07RE03(Fe088Si012)13合金薄带相变温度分析
Na Zn13型材料晶胞3晶位分96i8(b)8(a)时分子式分子式8角八角分La原子占领仅占领方 FeⅡ(96i)FeⅠ(8b)方占领La 原子周围全部 FeⅡ原子外 FeⅡ原子FeⅠ原子包围起里20面体构成封闭空间焓存见La Fe13相果想生成稳定度较高La Fe13必须Si Al 元素Si 值约4时候时体系四方体结构果值距离4较时然立方体结构果铁原子原子取代原子会放弃量较高晶位量较时衡度够先选择代 FeⅡ(96i)位置原子
La(Fe Si)13性常温条件磁性温度较低时候铁磁性
根查询锰氧化物相关材料知磁性会序序间变化求温度条件程度取决电子浓度浓度越温度高反浓度越温度较
熔炼产品般会La Fe Si 相等出现熔炼程中αFe+La Fe Si→La(FeSi)13反应需定条件利进行通反应较纯净 La(FeSi)13相相 La Fe Si 相等等想较纯净La(FeSi)13必须重点关注热处理工艺量专家1000摄氏度左右时候通较长时间 La(FeSi)13相种退火方法花费长时间少方法广泛推广没广泛生产希通办法减少退火需花费时间
促进 αFe+La Fe Si→La(FeSi)13反应正常进行较纯净 La(FeSi)13物质必须完全消杂质 La Fe Si 相等等时采方法衡凝固方法取La Fe Si 相快速进行淬薄接着退火篇文章涉相转变温度约实1000摄氏度左右前没发生纯净稀土元素研究相转底需什样温度篇文章方面深入分析成分样品
样品利示差扫描量热法（DSC）进行测试DSC测试测试原理知进行该实验样品受热处理程什会样认测试样品相转变完成通常情况DSC测试产生结果：测样品成1：13相样完成测试样品具较强磁性检验测试样品磁性强度简单磁铁测试法样直接吸力状况结果显示测试样品中混合稀土特重稀土元素DSC测试样品磁性没预想种情况考察样品相变温度文选取样品历较热处理程选象具突出清晰xrd衍射峰样品进行编号：掺Ce2号掺Pr3号掺Gd6号掺Ho9号外获知原子序数稀土元素样品相转变温度影响情况规律特性样品选取需遵顼定原通常情况选象原子序数参考10相宜
La07Ce03(Fe Si)13合金相变温度
面幅图片横坐标应相变温度范围1000摄氏度1500摄氏度坐标应DSC分析该图片知千三百度时候DSC包晶反应结束
La07Pr03(Fe088Si012)13合金相变温度
面幅图片横坐标应相变温度范围1000摄氏度1500摄氏度坐标应DSC分析该图片知千三百度时候DSC包晶反应结束
La07Gd03(Fe088Si012)13合金相变温度
面幅图片横坐标应相变温度范围1000摄氏度1500摄氏度坐标应DSC分析该图片知千三百度时候DSC包晶反应结束
La07Ho03(Fe088Si012)13合金相变温度
面幅图片横坐标应相变温度范围1000摄氏度1500摄氏度坐标应DSC分析该图片知千三百度时候DSC包晶反应结束
La07RE03(Fe088Si012)13合金升温曲线
La07RE03(Fe088Si012)13合金降温曲线
面图关La07RE03(Fe088Si012)13进行效处理够助图掌握相转变温度规律果RE进行变化会样降温升温曲线助述热分析措施够科学明确合金温度增加阶段里应相变温度够知道样品热处理稀土元素原子序数持续变化（断增）相转变温度会调整明确：温度1350℃时候十样稀土种类样品已实现科学相改变包晶反应
出现述规律缘：材料里存种元素存：电子浓度会磁序序情况产生影响图中分析出La07RE03(Fe088Si012)13会出现包晶反应相变温度会受原子序数影响处原子序数指掺杂稀土元素果某方增外方会增预估稀土元素原子代La原子晶格常数减稀土元素半径La原子相差越取代造成晶格畸变越空位越容易产生原子扩散变容易包晶反应反应温度越低
5 La07RE03(Fe088Si012)13合金快淬薄带磁性分析
51 交流磁化率测量
样品交流磁化率进行测试时候关键判断指标温度突跃点够获稀土元素原子序数产生调整居里温度实际变化情况
交流磁化率测定仪
La07RE03(Fe088Si012)13合金交流磁化率（RELaCePrNd）
La07RE03(Fe088Si012)13合金交流磁化率（RE ErHo）
交流磁化率曲线中根升降温曲线2突跃温度取均值温度常说居里温度（Curie temperatureTc）够做理解：磁性材料里果发磁化强度改变调整0℃时候存具体温度效界点够表征铁者亚铁磁性物质否改变演变磁性物质果居里点温度时候物质演变成铁磁体时候材料较关联磁场法效调整果居里点温度物质演变成磁体附磁场调整磁体磁场会程度调整时候磁敏感度概10负6次方居里点进行分析知基通物质具体性质说决定方面晶体结构方面化学组成旦铁磁物质较程度磁化够产生特磁性温度增加金属点会出现断变强阵热运动会导致磁畴磁矩出现混乱排列情况果温度已足够达够前磁畴磁矩形状分布产生破坏水时磁畴会程度破坏瓦解时候磁矩值会变成0（均）意味着铁磁物质具备丁点磁性时候够称磁物质时候磁畴较关联铁磁性质具备匹配铁磁物质发生较变化前磁导率调整成磁物质具备值铁磁性出现时候匹配温度口中常说居里点温度
利交流磁化率测定仪初步确定合金居里温度确定温度范围选取中4样品测量磁化曲线更精确确定掺杂稀土元素合金居里温度滞效应等参数
52 磁化曲线测量
磁场温度变化程里磁化强度改变情况进行分析绘制曲线磁场003 T磁场3T展开研究四特典型意义样品进行测量仪器振动量子磁强计(SQUIDVSM)
振动量子磁强计助尺寸样品体积规模样品进行磁化够做磁耦极子假样品规定模式震动似成磁偶极场出现定震动位附检测线圈会受影响中磁通量产生调整出现感应电动势磁化强度表征正关系述电压展开放操作进行效记录助已清楚电压磁矩关系够知道磁化率
La07Ce03(Fe088Si012)13La07Pr03(Fe088Si012)13磁化曲线
La07Gd03(Fe088Si012)13La07Ho03(Fe088Si012)13磁化曲线
面图温度较高时候La07RE03(Fe088Si012)1进行退火处理处外磁场情况热磁曲线0013T外3T通温度T进行数学操作求导（相磁化强度 M言）够获数值低温度够称作居里温度 TC加热阶段里d Md T 存高值称作合金具备居里温度Tc表征通图够确认 La07RE03(Fe088Si012)13合金里定会具备1Tc 值会产生变动160K220K助述方法够十样样品居里温度进行测量计算
居里温度原子序数变化曲线
述10样品居里温度求原理：先求10样品磁矩 M关温度阶导函数然通分析该导函数通导函数极值进居里温度进行相关计算发现稀土元素原子序数断增导致La07RE03(Fe088Si012)13物质会产生变化明显居里温度会初161K增加203K情况线性增长特接该物质中Tc基受渡金属原子间交换作决定迅游电子密度提高进导致铁磁交换加强该物质居里温度增加
La07RE03(Fe088Si012)13合金言掺入稀土元素造成该物质Tc 值会出现特调整述合金Tc值言Na Zn13型相纯度微观结构造成通较XRD 分析数发现换元素含量微差代元素含量越少造成合金中杂质更合金退火没完全达求进导致Na Zn13型相实际结构理结构出现差进导致Tc值变化递变规律定偏差
通实验发现4实验样品化合物出现规律铁磁态进入磁态需跨越温度区间伴着稀土元素原子序数提高加述4样品温度达居里温度时候等温磁化曲线温度会出现规律变化慢慢增加首先1K然2K3K
磁制冷材料均热滞效应作相关键指标热滞效应言指温度提高阶段测Tc值降温阶段测Tc值差温度差值级相变磁致冷材料中温度滞种情况定会情况存La07Ce03(Fe088Si012)13合金类型区具备热滞效应基处1K附余合金没显著热滞效应表明稀土换元素含量程度减少热滞效应合金着二级相变转变外够明显发现合金温度超Tc温度时候La07Pr03(Fe088Si012)13合金磁化强度余3种合金磁化强度约零忽略计究原许强铁磁性杂相（αFe 相）作进导致种结果关磁化强度稀土元素中原子序数间存种关联前研究未发现清晰规律需进行深入研究
结
篇文助相关办法制造种快淬薄带（包括电弧熔炼等）里面包含成分La07RE03(Fe088Si012)13合金然助退火方法进行处理定温度处理四时（1273K）NaZn13型材料（相）该材料进行磁制冷接着扫描量热仪等仪器进行包括X射线投射分析种分析获结果：
（1）XRD进行分析知稀土元素掺杂αFe杂相数量急剧降低呈弥散分布元素会产生科学代程度推动合金热处理程里产生 NaZn13型相够获 NaZn13型相形成特全面La07RE03(Fe088Si012)13合金掺杂稀土元素原子序数程度增加特容易造成晶格常数减铸态La07RE03(Fe088Si012)13说特关键相中αFe LaFeSiLa07RE03(Fe088Si012)13定改变进行甩带操作身具备较数量αFeLaFeSi
（2）掺杂稀土元素原子序数会程度增加La07RE03(Fe088Si012)13合金身说相变温度方面产生调整基纳增加范畴出现述情况原合金里面会存磁序序转变较关联价电子具备活动性浓度提高预估稀土元素会La原子直径方面差开展取代会导致出现更晶格畸变更空位易出现原子扩散情况产生更频繁包晶反应够更低情况产生
（3）La07RE03(Fe088Si012)13合金部说稀土元素（La稀土元素进行代）产生调整尤原子序数方面实现增加容易导致居里温度Tc 值程度提升热滞现象进行效控制通磁性分析够知道掺杂稀土元素原子质量着情况改变断增造成La07RE03(Fe088Si012)13出现变化尤居里温度方面持续提高种情况存线性特点稀土元素持续掺入磁程度发生相改变级调整二级
致谢
进行毕业文3月里整学生涯里涉面广时间跨度长工作量学机会老师说通次毕业文够前学课程知识进行效运果够课精髓全部领悟具备较强逻辑力高效完成毕业文
常说磨刀误砍柴工遇目前解决问题时候会时学进行请教会阐述问题进行耐心回答会缺乏耐心进行指责反复强调应该重视方课题确定者终设计完成老师提供帮助真正意义完成传道受业解惑务特敬佩日日夜夜老师提供学业指导生活思想层面关心老师专业知识特敬佩细致科研态度产生敬佩日工作学里会榜样断努力学争取进步
文完成时候心情特激动课题起始阶段者文完稿阶段老师朋友学悉心帮助次表达谢意特谢谢母校年指导栽培
参考文献
［1］ Hu FXShen BGSun JＲet al Influence of negative lattice expansion and metamagnetic transition on magnetic entropy change in the compound La Fe11 4Si1 6［J］AppliedPhysics Letters200178( 23) 36753677
［2］谢鲲刘立强余丽艳等添加 B La Fe11 5Si1 5快淬带残余αFe相磁热效应影响［J］ 稀金属材料工程200938( 12) 2238 － 2241
［3］Liu GJSun JＲShen Jet al Determination of the entropy changes in the compounds with a firstorder magnetictransition［J］ Applied Physics Letters200790( 3 ) 0325070325073
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档
