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磁制冷主要是通过磁工质的磁热效应来实现,与传统气体压缩制冷方式相比,具有无污染、无噪音,是一种绿色制冷技术,具有巨大的发展潜力。金属 Gd和 Gd基二元合金在室温附近具有较好的磁热效应,但是远不能满足室温制冷技术的要求。本文针对 GdMn、GdZn二元合金,利用真空熔炼制备了 Gd70MnxZn30-x(x=3,5,7,9,11合金和Gd80MnxSi20-x(x=3,5,7,9,11)合金,主要开展了以下工作: 1.利用Miedema模型计算了GdZn相,GdMn2相,Gd5Si3相的形成能,发现Gd5Si3相的形成能小于GdMn2相,GdMn2相的形成能小于GdZn相,说明Gd5Si3相最稳定。 2.本文研究了 Gd70MnxZn30-x(x=3,5,7,9,11)合金的晶体结构、居里温度、磁熵变、Arrott曲线、绝热温变及显微组织。实验结果发现,在 Gd70MnxZn30-x(x=3,5,7,9,11)合金中,随着 Mn元素含量的增加,其居里温度是先升高后趋于稳定,磁熵变是先变大后趋于稳定,绝热温变是先变小后变大。通过对 Arrott曲线分析,可知其是二级相变材料。Mn元素的增加,可以细化GdZn晶粒,且锰元素还能延缓磁化强度的下降。 3.在对 Gd80MnxSi20-x(x=3,5,7,9,11)合金的晶体结构、居里温度、磁熵变、Arrott曲线、绝热温变及显微组织的研究中,随着 Si含量的增加,其居里温度先升高后趋于稳定,磁熵变是先增大后降低。通过对其 Arrott曲线的分析,可知样品是二级相变材料。对M-T曲线的分析,Si元素会降低合金对温度的敏感性,使其响应能力变弱。 综上所言,本文通过Mn和Si分别部分替代Gd70Zn30和Gd80Mn20,发现其居里温度都有所提高,且可以通过调节元素含量,改变其居里温度是一种很有潜力的室温磁制冷材料。