锰基合金的结构、磁性与磁热效应研究

论文摘要

能源效率和可持续性成为了当今世界关注和研究的热点。这种背景下,一种通过新型磁性材料所具有的磁热效应来实现制冷的技术,即磁制冷孕育而生。作为一种环保,绿色无污染,且效率高的制冷工质,已经在很多领域有了广泛的应用。但是对于它的研究仍然有很多难以克服的问题,这也成为了我们研究的动力。Mn5Ge3作为一种铁磁材料,具有显著地饱和磁化强度,有利的磁有序温度,同时还兼具无稀土材料的优点,这都让它成为研究的热点。目前对于它的探索一般集中在通过原子替代,引入间隙原子等方式来改善其制冷性能。本文主要是通过在Ge位掺杂Ag和Ti元素来探究其性能与母体相比所发生的改变,以期可以提高它的制冷效率。文章的第一、二章主要介绍了磁制冷和磁制冷机的相关原理,以及它的一些基础理论。同时,还介绍了样品制备、封存和测试时所需的一些主要实验仪器,以及各实验仪器的使用方法和注意事项。第三章讲述的是Mn5Ge3这个合金本身的一些性质。它为六角D88型结构（空间群p63/mcm）,其中锰原子占据两个位置:4d（Mn1）和6g（Mn2）位,磁矩分别为1.96μB和3.23μB,居里温度分布在296304 K之间。其通过MT曲线计算出的居里温度为299.8 K,样品的等温磁化曲线表明,在相变温度附近,材料的饱和磁化强度变化明显。接着利用测得的等温磁化曲线,做出了Arrott曲线,它的正斜率表明材料经历的是二级相变。样品制冷量远远高于很多合金表明Mn5Ge3可以成为理想的室温磁制冷材料。而研究材料的最大磁熵变和磁场之间具体的联系表明它与（μ0H）0.633严格线性相关。第四章探究了Mn5Ge3合金掺杂Ag元素后材料性能的改变。研究发现,材料的居里温度并未发生大的转变,依然在室温附近。同时,相对于其他文献中提出的元素掺杂,在同等条件下,我们获得的磁熵变是最大的。而材料的相变分析表明我们的样品经历的是二级相变,这为它的广泛应用提供了基础。并且对材料的临界行为研究指出当Ag元素的掺杂量为0.5时,样品接近3D海森堡模型。第五章则研究了元素Ti的掺杂情况。其相变分析和临界指数的分析与第四章大体相同,同时其表现出的磁热效应相对于Ag要略微低些,但是它却展示出了另一些有趣的现象。在对其结构分析的时候发现所有样品的衍射峰相对于母体都明显左移,并且其衍射峰的强度有所降低。而对样品的MT曲线进行分析的时候发现,随着掺杂量的增加,居里温度有明显的降低,同时在掺杂量为1和1.5时,材料经历了二次相变。第六章阐述的是采用一步水热法在不同的高直流磁场下制备了Fe3O4纳米颗粒,并对其结构和磁性进行了优化。在磁场作用下,粒子的平均粒径由72.9 nm减小到41.6 nm,同时颗粒的结晶度也得到了很大的提高。磁场增强了磁记录材料的饱和磁化强度和矫顽力,有利于磁记录材料的制备。高磁场下诱发了另一种磁矩增大的磁结构。在室温下,这些纳米颗粒表现出超顺磁性,其临界尺寸(Dsp)约为26 nm。在120K温度附近观察到Fe3O4纳米粒子有明显的Verwey跃迁,即它的磁易轴从<111>方向切换到<100>方向。有效磁各向异性随实验温度的升高而降低,这可以归因于Hc值随实验温度的升高而降低。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马新秀

导师: 刘永生

关键词: 二级相变,临界行为

来源: 上海电力大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,电力工业

单位: 上海电力大学

分类号: TM271

总页数: 83

文件大小: 12156K

下载量: 92

相关论文文献

• [1].基于朗道二级相变理论的铁单晶磁结构分析[J]. 南京邮电大学学报(自然科学版) 2014(01)
• [2].关于Clapeyron方程适用条件的讨论[J]. 大学化学 2010(02)
• [3].岩石圈中的降压作用及其相变过程[J]. 地学前缘 2017(02)
• [4].Ce掺杂钙钛矿氧化物Gd_2NiMnO_6的磁性与磁热效应[J]. 功能材料 2019(08)
• [5].Dy(Co_(1-x)Mn_x)_2合金的相变和磁热效应[J]. 常熟理工学院学报 2011(04)
• [6].水库诱发地震的水二级相变孕震模型[J]. 地震地质 2009(04)
• [7].水的临界奇异性致震说[J]. 地学前缘 2020(01)
• [8].基于无序Blume-Emery-Griffiths模型的铁磁材料临界性质研究[J]. 苏州大学学报(自然科学版) 2010(03)
• [9].Pr_(2-x)Ce_xFe_(17)合金的磁热效应[J]. 内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版) 2011(04)
• [10].金属非晶态-过冷液态转变的比热容研究[J]. 材料与冶金学报 2012(04)
• [11].基于Landau二级相变理论的磁热效应分析[J]. 功能材料 2020(04)
• [12].C掺杂碱土金属硫化物的半金属铁磁性和结构稳定性的第一原理研究[J]. 鞍山师范学院学报 2014(02)
• [13].一维量子XX-ZZ模型的量子相变[J]. 南京师大学报(自然科学版) 2010(04)
• [14].哈密顿正则方程与稳恒电流电路[J]. 新乡学院学报(自然科学版) 2010(04)
• [15].水库诱发地震孕育与发生过程中超临界流体作用的思考[J]. 华南地震 2012(S1)
• [16].Mn_(42)Al_(50-x)Fe_(8+x)合金的磁性和磁热效应[J]. 物理学报 2013(16)
• [17].纵向横向磁场作用下Ising变磁体的热力学性质[J]. 东北大学学报(自然科学版) 2008(08)
• [18].Mn_3GaC化合物的磁热效应研究[J]. 常熟理工学院学报 2013(02)
• [19].高自旋横向Ising模型的基态磁性[J]. 科学技术与工程 2012(31)
• [20].关于二级相变中热力学物理量突变的分析与自旋链模拟[J]. 量子光学学报 2017(02)

标签：二级相变论文;  临界行为论文;