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尽管一级相变磁致冷材料具有巨大磁热效应,但具有较大的热滞现象,从而影响其实际应用性。二级相变材料虽然没有热滞现象,但其磁热效应较小。因而,如何降低一级相变材料的热滞和提高二级相变材料的磁热效应,已成为室温磁致冷研究的焦点。Pr2Fe17合金属于二级相变材料,且居里温度在室温附近,因此如何提高其磁热效应引起人们的关注和广泛的研究。本文主要研究了:
1)熔炼法制备的Pr2Fe17-xSix(x=0.0,0.1,0.15,0.3)系列合金的晶体结构及磁热效应。研究了用微量的Si元素替代Fe元素之后该系列合金的晶体结构及磁热效应变化规律。用Si替代Pr2Fe17-xSix合金中的Fe后,X射线衍射结果分析表明,Pr2Fe17-xSix合金均为Th2Zn17型菱形结构,空间群为R-3m。随着Si含量的增加Pr2Fe17-xSix合金晶格常数和晶胞体积略增大。随着Si含量的增加,该系列合金的TC升高,磁矩升高,最大磁熵变减低,其值分别为:2.39,2.24,2.05,1.67 J/kgK。Si含量的变化对Pr2Fe17-xSix合金的△Tad没有明显的影响。
2)熔炼法制备的Pr2-xCexFe17(x=0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)和甩带法制备的Pr2-xCexFe17(x=0.2,0.4,0.6,0.8)系列合金的结构和磁性。结果表明:X射线衍射结果分析表明,熔炼和甩带法制备的Pr2-xCexFe17系列合金均为Th2Zn17型菱形结构,空间群为R-3m。两种工艺制备后的该系列合金随着Ce含量的增加晶格常数和晶胞体积逐渐减小。随着Ce含量的增加,铸锭和甩带法制备的Pr2-xCexFe17系列合金的TC降低,磁矩降低,最大磁熵变变化不大。甩带法制备的△SM分别为:1.79、1.77、1.65、1.81 J/kgK;铸锭工艺制备的△SM分别为:1.95、2.38、2.28、2.41、2.33、2.26 J/kgK。可以看出,甩带法制备后最大磁熵变小于甩带之前,并且约小于25.11%。
3)本节中,比较了有限元法和磁库仑定律定律计算单个磁块的磁场,得知有限元法计算的精确度高于磁库仑定律的。所以使用有限元法设计并计算了简易磁路。