【摘 要】
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基于材料磁热效应（MCE）的磁制冷技术制冷效率高、对环境友好,是未来最有希望取代传统压缩制冷的一种制冷技术。稀土-过渡族化合物具有丰富的磁结构与磁相变,一直是磁制冷研究领域关注的重要体系之一。相图是材料科学研究的基础,为新材料的开发、设计、制备等提供了重要参考依据。本论文选择稀土-过渡族三元体系Y-Fe-Pd和Ho-Fe-Pd为研究对象,构建了773 K、973 K的Y-Fe-Pd和Ho-Fe-P
【基金项目】
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广西八桂学者基金； 国家重点研发计划（No.2014CB643703）； 国家自然科学基金（No.51261004）；
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基于材料磁热效应（MCE）的磁制冷技术制冷效率高、对环境友好,是未来最有希望取代传统压缩制冷的一种制冷技术。稀土-过渡族化合物具有丰富的磁结构与磁相变,一直是磁制冷研究领域关注的重要体系之一。相图是材料科学研究的基础,为新材料的开发、设计、制备等提供了重要参考依据。本论文选择稀土-过渡族三元体系Y-Fe-Pd和Ho-Fe-Pd为研究对象,构建了773 K、973 K的Y-Fe-Pd和Ho-Fe-Pd等温截面图,为设计开发新型R-Fe-Pd功能材料提供了基础实验数据。此外,本工作还研究了部分相关二元化合物的磁热效应。取得的主要研究成果如下:（1）制备了一系列 Fe-Pd、Fe-Y、Fe-Ho、Y-Pd、Ho-Pd 二元合金,利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜-能谱分析（SEM-EDS）以及热分析技术（DSC）对上述二元系中二元化合物的稳定性、晶体结构、以及相变温度等进行了研究。确定了 Fe-Pd二元体系773 K和973 K的相关系,Fe17Y2在973 K以下为六角Th2Ni17-型结构,YPd3相的包晶形成温度为1180 K,以及YPd7和HoPd7相在773 K及以上温度是不稳定的,分别分解为γ-Pd+YPd3两相以及γ-Pd+HoPd3两相。（2）确定了 Y-Fe-Pd和Ho-Fe-Pd三元系中第三组元在二元化合物以及固溶体中的固溶度,构建了 Y-Fe-Pd和Ho-Fe-Pd在773 K和973 K等温截面图,未发现新的三元化合物。Y-Fe-Pd体系773 K等温截面图由17个单相区,31个两相区和15个三相区组成;973 K等温截面图由18个单相区,33个两相区和16个三相区组成。Ho-Fe-Pd体系773 K等温截面图由16个单相区,29个两相区和14个三相区组成;973 K等温截面图由17个单相区,31个两相区和15个三相区组成。（3）通过综合物性测量系统（PPMS）研究了 R3Pd2和R5Pd2型二元化合物的磁性及磁热效应。化合物Ho3Pd2经历铁磁性（FM）到顺磁性（PM）二级磁相变。少量的Y和Gd替代Ho后,化合物仍保持立方Ho3Pd2型晶体结构,居里温度Tc向高温移动。在Ho3Pd2化合物中发现了大磁热效应,0-5 T的磁场变化下,最大磁熵变-ΔSM达到18.3 J kg-1 K-1,对应的制冷量RC值为301.5 J kg-1。系列（Ho1-xYx）5Pd2（x=0,0.25,0.5）化合物从低温向高温均经历从自旋玻璃态到PM态的二级磁相变,随着Y含量增加,化合物转变温度Tg向低温方向移动,磁化率倒数χ-1遵从居里-外斯定律。在0-5 T磁场变化下,（Ho1-xYx）5Pd2（x=0,0.25,0.5）系列化合物磁熵变最大值-ΔSM分别为11.5 J kg-1K-1,11.1 J kg-1K-1 和 8.9 J kg-1K-1,对应的 RC 值分别为 382.3 J kg-1,336.2 J kg-1 和 242.5 J kg-1。
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