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本文通过电弧熔炼的方法制备出Fe2B、(Co1-xMnx)2B、(Fe1-xMnx)2Y和(Co1-xMnx)2Pr金属间化合物,利用XRD、Fullprof精修、XPS、DSC、PPMS、VSM等对其结构、磁性与磁热性能进行表征。 对Fe2B进行XRD测试表明:该化合物形成单一的Fe2B物相,具有体心正方CuAl2型晶体结构。通过XPS在刻蚀0和600秒的情况下,证实了Fe和B原子以均以Fe2B化合物的形式存在。采用DSC和TG同步测量的方法测定其居里温度(TC)为1017 K。磁性测量结果表明:Fe2B化合物在室温下的磁化强度(M)达到了174 Am2·kg-1 (5 kOe,300 K)。相比其他Fe基材料,Fe2B的M高很多,如Fe(B) (80 Am2·kg-1,10 kOe,295 K)纳米胶囊,单晶Fe2P (73 Am2·kg-1,50 kOe,300 K)。此外,Fe2B化合物制备方法简单,原料无毒、造价低廉,将有望成为一种新型的磁性功能材料。 对(Co1-xMnx)2B(x=0.0~0.40)化合物的研究结果表明:Mn的替代量在x=0.1时,(Co1-xMnx)2B化合物的TC和室温M达到最大。当Mn含量x>0.1后,TC和M降低。其在室温附近铁磁到顺磁转变为二级相变特点,并在低场下获得了小的磁熵变(ΔSM)。随着Mn的添加,ΔSM值略微下降,但扩宽了工作温区,相对制冷能力(RCP)增加。值得一提的是,(Co1-xMnx)2B化合物在室温的磁相变点附近几乎无热滞、磁滞等,其可为寻求巨磁熵变材料提供一定的科学实验数据和理论依据。 研究(Fe1-xMnx)2Y(x=0.0~0.6)化合物发现:(Fe1-xMnx)2Y合金的TC从519K(x=0.0)下降到78K(x=0.6),室温M由79 emu/g (x=0.0)下降到0.6 emu/g(x=0.6)。其TC可在室温附近自由调控,且在室温附近发生铁磁到顺磁的二级相变,伴随窄滞后现象,这非常有利于磁制冷效率的提高。确定了(Fe1-xMnx)2Y化合物中的TC、M、ΔSM、RCP随Mn掺杂量的变化关系。(Fe1-xMnx)2Y具有小的滞后、较宽的工作温区和合适的TC温度,加之低的成本原料、简单的制备工艺使得其在室温磁制冷方面有潜在研究价值。 对(Co1-xMnx)2Pr (x=0.0~0.12)化合物的研究发现:(Co1-xMnx)2Pr化合物在低温下存在一个自旋玻璃态现象。随着Mn替代量的增加,冻结温度Tf从38K(x=0.0)升高到62 K(x=0.12),TC从42K (x=0.0)增加到70K(x=0.12)。随着磁场强度的增加,Tf温度朝向低温转变;当磁场大于1 T时,Tf温度消失。随着Mn含量的增加,(Co1-xMnx)2Pr合金仍保持Co2Pr合金二级相变特性。虽然ΔSM值略微下降,但大幅度拓宽了制冷工作的温区,TC温度可在较宽的温度范围内调节等优势,这使得(Co1-xMnx)2Pr合金在磁制冷领域具有潜在的应用前景。 对2∶1的金属间化合物的研究表明,该类材料制备方法简单、TC可自由调控、磁热效应显著,这使得其在磁制冷材料领域具有较大的应用前景。