氢化La(Fe，Si) 13 基磁热材料的性能优化研究
发布时间：2024-03-19 02:45
磁制冷技术发展与应用的关键问题在于提升磁制冷工质的制冷性能。具有NaZn13结构的La(Fe,Si)13基材料由于具备原材料价格低廉、相变温度可随组分调节,室温附近制冷量高、相变性质为一级相变、氢化物滞后损耗小等优势而受到青睐。但成相后的La(Fe,Si)13基化合物的居里温度远低于室温,需引入Co或者间隙H原子将其调至室温附近。氢化后的La(Fe,Si)13Hy已被认为是在室温区工作的十分有前景的磁制冷材料,但氢化后的La(Fe,Si)13易碎,力学性能极差,氢化物往往以粉末形式存在,不利于样品制成制冷机器所需要的低于1 mm的薄片或者球状型材,无法满足制冷机对磁制冷工质形状要求。之前的工作报导了多种制备室温La(Fe,Si)13基巨磁热薄片材料的技术,如热压、金属或胶粘结、化学镀铜、烧结等。但这些制备工艺都存在一定的问题:对于环氧树脂胶粘结热固化生成的La(Fe,Si)13基磁热效应薄片由于引入环氧树脂胶等高...
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 磁热效应
1.1.1 磁热效应现象
1.1.2 磁热效应的热力学描述
1.2 磁制冷循环和磁制冷样机
1.2.1 磁制冷循环类型
1.2.2 磁制冷机的类型
1.2.3 磁制冷机的发展
1.3 磁制冷材料概况
1.3.1 室温区磁制冷材料发展现状
1.3.2 室温磁制冷材料的性能要求及比较
1.4 La(Fe,Si)13化合物性能的优化路径
1.4.1 调控居里温度至室温附近
1.4.2 提高La(Fe,Si)13的相纯度和增强磁热效应
1.4.3 优化制备工艺和缩短制备工期
1.5 片状La(Fe,Si)13化合物的制备及力学性能提升
1.5.1 胶粘结片状La(Fe,Si)13化合物
1.5.2 金属粘结制备片状La(Fe,Si)13化合物
1.5.3 富铁方式制备片状La(Fe,Si)13化合物
1.6 选题思路和研究内容
第2章 样品制备、物性测量方法
2.1 样品制备
2.1.1 样品制备工艺路线图
2.1.2 铸态合金锭的制备
2.1.3 快淬条带样品的制备
2.1.4 复合材料的制备(放电等离子体烧结)
2.1.5 退火工艺
2.1.6 间隙氢化物的制备
2.2 物相分析,结构精修及样品表征
2.2.1 物相分析和结构精修
2.2.2 形貌观测和样品组分表征
2.3 磁性和热导测量
2.4 一级相变材料的磁热效应计算
2.4.1 磁热效应测试
2.4.2 磁热效应的计算
2.4.3 制冷能力评估
2.5 力学性能测量
第3章 富Fe氢化La0.8Ce0.2Fe12.5Mn0.2Si1.3Hσ磁制冷薄片的性能优化
3.1 引言
3.2 材料制备及表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 富Fe氢化La0.8Ce0.2Fe12.5Mn0.2Si1.3Hσ基磁制冷薄片的结构
3.3.2 富Fe氢化La0.8Ce0.2Fe12.5Mn0.2Si1.3Hσ薄片的磁性、磁热效应
3.3.3 富Fe氢化La0.8Ce0.2Fe12.5Mn0.2Si1.3Hσ薄片的力学性能
3.3.4 富Fe氢化La0.8Ce0.2Fe12.5Mn0.2Si1.3Hσ薄片的热导率和时效稳定性
3.4 小结
第4章 金属粘结氢化La(Fe,Si)13Hy基复合薄片材料性能优化
4.1 引言
4.2 材料的制备及晶体结构解析
4.2.1 材料的制备
4.2.2 材料的晶体结构分析
4.3 结果及讨论
4.3.1 金属粘结氢化La(Fe,Si)13Hy基复合薄片材料磁性
4.3.2 金属粘结氢化La(Fe,Si)13Hy基复合薄片吸氢过程
4.3.3 金属粘结氢化La(Fe,Si)13Hy基复合薄片的热导率
4.3.4 金属粘结氢化La(Fe,Si)13Hy基复合薄片时效稳定性
4.3.5 制备条件对金属粘结La(Fe,Si)13Hy基复合薄片的密度和孔隙率影响
4.3.6 制备条件对金属粘结La(Fe,Si)13Hy基复合薄片材料力学性能的影响
4.4 LaFe11.4Mn0.3Si1.3材料吸氢过程研究
4.4.1 LaFe11.4Mn0.3Si1.3晶体结构和H原子占位
4.4.2 氢吸收PCT曲线和相关结果分析
4.5 本章小结
第5章 富镧富铁对快淬带相形成及磁性的影响
5.1 引言
5.2 样品制备与组分测定
5.3 结果与讨论
5.3.1 La过量对快淬La(Fe,Si)13带的成相过程和磁性的影响
5.3.2 Fe过量对快淬La(Fe,Si)13带的成相过程和磁性的影响
5.4 本章小结
第6章 全文总结
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3932203
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 磁热效应
1.1.1 磁热效应现象
1.1.2 磁热效应的热力学描述
1.2 磁制冷循环和磁制冷样机
1.2.1 磁制冷循环类型
1.2.2 磁制冷机的类型
1.2.3 磁制冷机的发展
1.3 磁制冷材料概况
1.3.1 室温区磁制冷材料发展现状
1.3.2 室温磁制冷材料的性能要求及比较
1.4 La(Fe,Si)13化合物性能的优化路径
1.4.1 调控居里温度至室温附近
1.4.2 提高La(Fe,Si)13的相纯度和增强磁热效应
1.4.3 优化制备工艺和缩短制备工期
1.5 片状La(Fe,Si)13化合物的制备及力学性能提升
1.5.1 胶粘结片状La(Fe,Si)13化合物
1.5.2 金属粘结制备片状La(Fe,Si)13化合物
1.5.3 富铁方式制备片状La(Fe,Si)13化合物
1.6 选题思路和研究内容
第2章 样品制备、物性测量方法
2.1 样品制备
2.1.1 样品制备工艺路线图
2.1.2 铸态合金锭的制备
2.1.3 快淬条带样品的制备
2.1.4 复合材料的制备(放电等离子体烧结)
2.1.5 退火工艺
2.1.6 间隙氢化物的制备
2.2 物相分析,结构精修及样品表征
2.2.1 物相分析和结构精修
2.2.2 形貌观测和样品组分表征
2.3 磁性和热导测量
2.4 一级相变材料的磁热效应计算
2.4.1 磁热效应测试
2.4.2 磁热效应的计算
2.4.3 制冷能力评估
2.5 力学性能测量
第3章 富Fe氢化La0.8Ce0.2Fe12.5Mn0.2Si1.3Hσ磁制冷薄片的性能优化
3.1 引言
3.2 材料制备及表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 富Fe氢化La0.8Ce0.2Fe12.5Mn0.2Si1.3Hσ基磁制冷薄片的结构
3.3.2 富Fe氢化La0.8Ce0.2Fe12.5Mn0.2Si1.3Hσ薄片的磁性、磁热效应
3.3.3 富Fe氢化La0.8Ce0.2Fe12.5Mn0.2Si1.3Hσ薄片的力学性能
3.3.4 富Fe氢化La0.8Ce0.2Fe12.5Mn0.2Si1.3Hσ薄片的热导率和时效稳定性
3.4 小结
第4章 金属粘结氢化La(Fe,Si)13Hy基复合薄片材料性能优化
4.1 引言
4.2 材料的制备及晶体结构解析
4.2.1 材料的制备
4.2.2 材料的晶体结构分析
4.3 结果及讨论
4.3.1 金属粘结氢化La(Fe,Si)13Hy基复合薄片材料磁性
4.3.2 金属粘结氢化La(Fe,Si)13Hy基复合薄片吸氢过程
4.3.3 金属粘结氢化La(Fe,Si)13Hy基复合薄片的热导率
4.3.4 金属粘结氢化La(Fe,Si)13Hy基复合薄片时效稳定性
4.3.5 制备条件对金属粘结La(Fe,Si)13Hy基复合薄片的密度和孔隙率影响
4.3.6 制备条件对金属粘结La(Fe,Si)13Hy基复合薄片材料力学性能的影响
4.4 LaFe11.4Mn0.3Si1.3材料吸氢过程研究
4.4.1 LaFe11.4Mn0.3Si1.3晶体结构和H原子占位
4.4.2 氢吸收PCT曲线和相关结果分析
4.5 本章小结
第5章 富镧富铁对快淬带相形成及磁性的影响
5.1 引言
5.2 样品制备与组分测定
5.3 结果与讨论
5.3.1 La过量对快淬La(Fe,Si)13带的成相过程和磁性的影响
5.3.2 Fe过量对快淬La(Fe,Si)13带的成相过程和磁性的影响
5.4 本章小结
第6章 全文总结
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3932203
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3932203.html