Gd_(0.6)Dy_(0.4)Co_(2-x)Al_x和Gd_(0.55)Dy_(0.45)Co_(2-x)Al_x系列合金磁热性能的研究

题名:Gd_(0.6)Dy_(0.4)Co_(2-x)Al_x和Gd_(0.55)Dy_(0.45)Co_(2-x)Al_x系列合金磁热性能的研究
作者:于越
学位授予单位:西华大学
关键词:磁热效应;;居里温度;;磁熵变;;磁相变;;稀土
摘要:
 近年来,稀土化合物GdCo_2、DyCo_2以其低廉的价格引起人们的关注,但GdCo_2居里温度远高于室温,相变类型为二级相变,磁熵变不高;DyCo_2居里温度远低于室温,相变类型为一级相变,具有较大的磁熵变,两者都不适合做Special shape NdFeB magnets室温磁制冷材料。为了利用GdCo_2和DyCo_2的各自优点,制备一种居里温度在室温附近,在低磁场下磁熵变有较高值且成本相对低廉的合金,本文在用部分Dy取代GdCo_2中Gd的基础上,再用部分Al来取代Co,用真空电弧熔炼炉制备Gd_(0.6)Dy_(0.4)Co_(2-x)Al_x和Gd_(0.55)Dy_(0.45)Co_(2-x)Al_x(X=0,0.05,0.1,0.15)两个系列合金,然后取铸态试样分别做温度为900℃4天、7天的热处理,运用SQUID量子磁强计,X射线衍射仪,扫描电镜,绝热温变测试系统等检测手段对铸态和热处理态的两系列合金进行性能测试,研究Al和Dy元素的加入对铸态和热处理态GdCo_2合金相结构、绝热温变、居里温度、磁熵变的影响。
 室温粉末X射线衍射分析发现铸态、热处理4天Gd_(0.6)Dy_(0.4)Co_(2-x)Al_x和Gd_(0.55)Dy_(0.45)Co_(2-x)Al_x合金均属于GdCo_2和GdCo_3共存型晶体结构,而热处理7天Gd_(0.6)Dy_(0.4)Co_(2-x)Al_x和Gd_(0.55)Dy_(0.45)Co_(2-x)Al_x合金属于GdCo_2单相晶体结构。在1.4T磁场下,随着Al元素含量的增加,铸态、热处理7天Gd_(0.6)Dy_(0.4)Co_(2-x)Al_x和Gd_(0.55)Dy_(0.45)Co_(2-x)Al_x合金最大绝热温变值都减小,热处Special shape NdFeB magnets理4天Gd_(0.6)Dy_(0.4)Co_(2-x)Al_x和Gd_(0.55)Dy_(0.45)Co_(2-x)Al_x合金最大绝热温变值都先减小后增大,X=0.1时最大绝热温变值最小。对两组合金系来说,当铝的添加量相同时,都有同样的规律,即热处理7天的最大绝热温变值高于热处理4天的,热处理4天的最大绝热温变值高于铸态的。此外,在同一状态铝的添加量相同的情况下,Gd_(0.6)Dy_(0.4)Co_(2-x)Al_x合金最大绝热温变值高于Gd_(0.55)Dy_(0.45)Co_(2-x)Al_x合金。随着Al元素含量的增加,无论铸态还是热处理4天、7天,Gd_(0.6)Dy_(0.4)Co_(2-x)Al_x和Gd_(0.55)Dy_(0.45)Co_(2-x)Al_x合金居里温度都是先增大后减小,X=0.1时T_c值最大,这与预期的变化http://www.999magnet.com/规律相符。
 由于进行了4天、7天900℃热处理,所以使得Gd_(0.6)Dy_(0.4)Co_(2-x)Al_x和Gd_(0.55)Dy_(0.45)Co_(2-x)Al_x系合金最大绝热温变值有所提高。特别是在7天900℃热处理后,由于Gd_(0.6)Dy_(0.4)Co_(2-x)Al_x(X=0,X=0.1)合金的晶体结构由双相结构基本转变为单相结构,合金各元素分布也更均匀,合金的磁熵变在低磁场Special shape NdFeB magnets下(1T磁场下)仍保持较高的值,分别比铸态合金提高53.2%和33.1%。
 以上工作表明:通过调节镝和铝的含量,可以使合金居里温度在室温附近变化。此外,镝和铝元素的加入降低了合金的成本,并没有改变GdCo_2合金的二级相变形式。在研究的合金中,Gd_(0.6)Dy_(0.4)Co_2合金居里温度在室温附近,成本低,在较小的外场下就能获得较高的磁熵变,因而有望成为较好的室温低场磁制冷工质。
学位年度:2009