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本文采用X射线衍射分析,扫描电镜观察,能谱分析,差热分析等方法测定了Mn-Gd-As三元合金相图,采用X射线衍射分析和磁性测量的方法研究了Mn1-xGdxAs化合物的结构、铁磁-顺磁相转变和磁热效应。 Mn-Gd-As三元合金相图500℃与900℃等温截面研究结果为: Mn-Gd-As三元合金相图500℃的等温截面由12个单相区,21个两相区和10个三相区组成。12个单相区:α(Gd),β(Mn2Gd),γ(Mn23Gd6),δ(Mn12Gd),ε(αMn),ζ(Mn3As),η(Mn2As),θ(αMn3As2),ι(Mn4As3),κ(γMnAs),λ(As),μ(GdAs)。21个两相区:α+β,β+γ,γ+δ,δ+ε,ε+ζ,ζ+η,η+θ,θ+ι,ι+κ,κ+λ,λ+μ,μ+α,α+ε,β+ε,β+δ,μ+ε,λ+ε,κ+ε,ι+ε,θ+ε,θ+ζ。10个三相区:α+β+μ,β+γ+μ,γ+ε+μ,ε+ζ+μ,ζ+η+μ,η+θ+μ,θ+ι+μ,ι+κ+μ,κ+λ+μ。 Mn-Gd-As三元合金相图900℃的等温截面(As≤50％)由10个单相区,17个两相区和8个三相区组成。10个单相区:α(Gd),β(Mn2Gd),γ(Mn23Gd6),δ(Mn12Gd),ε(βMn),ζ(Mn3As),η(Mn2As),θ(βMn3As2),ι(γMnAs),κ(GdAs)。17个两相区:α+β,β+γ,γ+δ,δ+ε,ε+ζ,ζ+η,η+θ,θ+ι,κ+α,κ+β,κ+γ,κ+δ,κ+ε,κ+ζ,κ+η,κ+θ,κ+ι。8个三相区:α+β+κ,β+γ+κ,γ+δ+κ,δ+ε+κ,ε+ζ+κ,ζ+η+κ,η+θ+κ,θ+ι+κ。 成功制备了具有巨磁热效应( GMCE)的 Mn1-xGdxAs化合物材料(x=0,0.005,0.01,0.015,0.02,0.03,0.04,0.06),研究了它们的晶体结构、磁性相变和磁热效应。根据 XRD结果及结构精修得出,Gd在 MnAs化合物中的最大固溶度约为1.09at.% Gd。在达到最大固溶度之前,Gd含量的增加导致MnAs化合物的晶格常数a、c和体积近似地呈线性增大,但并没有改变 MnAs化合物的晶体结构。根据磁性测量结果得出,MnAs化合物的居里温度Tc随Gd含量的增加而增大,在Gd含量为x=0.02时Mn0.98Gd0.02As化合物的居里温度为320.3K;同时合金的热滞明显降低,在x=0.005时化合物的热滞ΔT降到最低值8K。Mn1-xGdxAs化合物的磁熵变对温度的依赖关系呈典型的λ形状,磁熵变峰值位于居里温度附近,在该处发生的相变属于一级磁相变(FOMT),即发生磁相转变同时伴随着结构转变(本文第四章将具体进行分析)。随着外磁场的增大,磁熵变增大。随着 Gd的增加 MnAs化合物的最大磁熵变呈现震荡变化,但是依旧保持了较高的值,在低场(0~2T)下Mn0.99Gd0.01As的最大磁熵变为22.6 J kg?K,而高场下(0~5T)时最大磁熵变为38.6 J kg?K。这说明Mn1-xGdxAs材料仍然可以作为一种优秀的磁制冷备选材料。