【摘 要】
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磁性材料在励磁和退磁过程中将会有热量的释放与吸收，通常把这一现象称作磁热效应。普通磁性材料的磁热效应往往很小，而具有一级磁相变的材料常常表现出显著的磁热效应，所以成为近来磁学领域的研究热点之一。外加磁场不但可以驱动一级磁相变，而且可以影响磁热效应的幅度，这构成了磁制冷技术的基础。虽然一级相变区域的磁热效应显著，但伴随一级相变材料中某些物理量将会发生不连续变化，这使得相变区域的磁热效应问题更加复杂，
【机 构】
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钢铁研究总院功能材料研究所,北京,100081 中国科学院物理研究所,北京,100190
【出 处】
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全国磁热效应材料和磁制冷技术学术研讨会
论文部分内容阅读
磁性材料在励磁和退磁过程中将会有热量的释放与吸收，通常把这一现象称作磁热效应。普通磁性材料的磁热效应往往很小，而具有一级磁相变的材料常常表现出显著的磁热效应，所以成为近来磁学领域的研究热点之一。外加磁场不但可以驱动一级磁相变，而且可以影响磁热效应的幅度，这构成了磁制冷技术的基础。虽然一级相变区域的磁热效应显著，但伴随一级相变材料中某些物理量将会发生不连续变化，这使得相变区域的磁热效应问题更加复杂，也增加了研究这一问题的难度。要想揭示一级相变区域大磁热效应的物理起源，理解磁、晶格、电子等自由度在相变区域的变化规律，就需要准确可靠的测量手段。目前，磁测量方法被广泛采用，近来比热方法也受到了更多的重视。本文将结合磁测量与比热测量的结果，探讨确定磁热效应大小的合适方法。
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近年来，室温磁致冷技术作为可以替代传统气体压缩致冷的先进技术，越来越受到人们的关注，由此而引发了新型磁致冷材料研究的热潮。2002年，Tegus等人在Nature上发表了MnFeP0.45As0.55化合物中的室温巨磁热效应，该化合物为六方Fe2P结构，在居里点附近发生一级相变，从顺磁相转变成铁磁相，并且居里点可通过P/As比而在大的温度范围200K～350K内调节。然而材料中剧毒物质As的使用给
具有Fe2P结构的MnFePGe化合物是近年来出现的一种具有优异室温区磁热性能的新材料。这种材料同时兼具原料成本低和环境友好的特点，因此有望发展成为实用型室温区磁致冷材料。目前，研究者普遍采用高能球磨＋高温烧结＋长时间退火的方法制备MnFePGe化合物。这种工艺过程较为复杂，而且所制备的材料中存在其它铁磁性化合物杂质，对MnFePGe 的磁热性能产生影响。对此，本研究基于放电等离子烧结技术，采用一
磁制冷的原理是基于某些固体材料的磁热效应来工作的，与大量使用氟利昂工质的蒸汽压缩制冷方式相比，它一般采用固体磁制冷材料作为工质，这种材料对环境无毒无害、对大气层没有任何破坏。此外，磁制冷产生磁热效应的热力过程是高度可逆的，而且不需要压缩机这一高速运转的机械运动部件，因此，从原理上讲，它不仅有可能获得更高的制冷效率，而且有可能具有更高的可靠性。事实上，磁制冷技术已经成为极低温区的一种有效制冷技术收到
稀土(R)-3d过渡族元素(T)的金属间化合物由于其电子结构的特殊性，在磁性等现代功能材料方面具有广泛的应用前景，磁热效应是其中很重要的一个方面。一级相变磁热材料具有特别大的磁热效应，但由于其一级相变的特性，存在较大的磁损耗，温跨窄，从而使制冷能力大为降低，二级相变磁制冷材料的磁熵变相对较低，但由于其磁损耗接近于零，温跨宽，具有很高的制冷能力，所以备受人们关注。R6Co1.67Si3(R=Ce,N
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