磁制冷与传统的气体压缩制冷技术相比,具有高效、节能、环保等优点,因而受到了人们的广泛关注。金属Gd由于居里温度在室温附近,具有较大的磁矩、优良的导热性及较好的加工性,因而在室温磁制冷样机中获得了广泛的应用。但纯Gd硬度不高、强度低,不能满足制冷样机对工质材料的特殊要求。本论文综述了室温磁致冷材料的最新进展,利用第二种元素(Ni、Si、Cr)对稀土金属Gd掺杂,即对Gd1-xNix、Gd1-xSix和Gd1-xCrx系列合金的组织结构、室温附近的磁性能及其应用性能进行了较系统地研究,主要得出了以下一些结论： 采用真空熔炼法制备了Gd基合金Gd1-xNix、Gd1-xSix和Gd1-xCrx,样品分别经过620℃×80h、920℃×90h和1000℃×90h真空均匀化退火处理后,随炉冷却至室温。X-射线衍射分析结果表明:Gd1-xNix、Gd1-xSix和Gd1-xCrx合金都具有与Gd相同的六方型晶体结构,而当Si含量X≥3时,Gd1-xSix化合物中除了主相aGd外,还形成了Gd5Si3相。掺杂对合金的晶体类型没有产生影响,只是不同程度的改变了合金的晶格常数a、c和晶胞体积V。 采用超导量子干涉仪(SQUID)测量上述钆基合金的磁性和磁熵变,结果表明,Gd1-xNix、Gd1-xSix和Gd1-xCrx合金的居里温度TC随着第二相元素(掺杂Ni、Si或Cr)添加量的增加基本保持不变。随着Ni和Si的添加量的增加,Gd1-xNix和Gd1-xSix合金的最大磁熵变(｜△SM｜)max有所降低,而Gd1-xCrx合金的最大磁熵变(｜△SM｜)max随cr含量的增加基本不变。这些合金在居里温度附近制冷温区较宽,它们的磁熵变对温度的关系曲线呈典型的λ形状,亦即该类合金在居里点处发生的相变属于二级相变。 第二相元素Ni、Si、Cr的掺杂使Gd的显微硬度显著增加,起到了强化作用,这对于室温磁致冷技术的实际应用具有工程意义。