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一级相变La(Fe, Si)13/M(Cu,Ag)基磁致冷复合材料的热压烧结行为及影响其实用性的关键因素研究

批准号:
51371140
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
游才印
依托单位:
学科分类:
金属功能材料
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
张卫华、王伟、何毓阳、严富学、范晓东、杨坤

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项目成果

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中文摘要
降低一级相变La(Fe,Si)13基块体磁致冷材料的热滞和磁滞,提高其的热传导能力及在热传导流体中的耐腐蚀能力,是关系其实际应用的核心科学问题。本项目拟采用细化La(Fe,Si)13,La(Fe,Si)13Hx合金颗粒来降低热滞及磁滞,开发热压烧结工艺制备高致密、高传热系数及耐腐蚀的实用块体。热压烧结前采用化学镀法在颗粒表面包覆塑性金属M(Cu及Ag),获得La(Fe,Si)13/M,La(Fe,Si)13Hx/M复合结构,帮助抑制合金颗粒热压过程中的过度长大及磁致冷1:13相的分解。分析热压烧结过程中,表面包覆金属对磁致冷合金颗粒长大及磁致冷1:13相分解行为的影响机理;测量烧结样品的磁熵变、热滞、磁滞及导热系数,揭示微结构和物理性能之间的本构关系;研究热压烧结样品在去离子水中的腐蚀行为及其机理。为改善一级相变La(Fe, Si)13系磁致冷复合材料的具体实用性奠定一定的科学基础。
英文摘要
Regarding the practical applications of La(Fe, Si)13-based first order transition magnetocaloric bulk materials, the key scientific issues are of reducing the thermal and magnetic hysteresis, improving the ability of heat transfer and resisting the corrosion of the thermal transfer fluid. In this project, the particles of La(Fe, Si)13, La(Fe, Si)13Hx alloys will be refined to reduce the thermal and magnetic hystereses. The hot-press sintering will be developed to fabricate the bulk materials with the high density, high thermal conductivity and good anti-corrosion ability. For the purpose of inhibiting the severe particle growth and decomposition of 1:13 phases, the surface of the magnetocaloric particles will be coated with the plastic metals M (Cu and Ag) to obtain the composite structures of La(Fe, Si)13/M and La(Fe, Si)13Hx/M (M=Cu, Ag) before hot-press sintering. The effects of the coated metals on the phase stability and particle growth will be investigated during the hot-pressing. The magnetic entropy change, thermal hysteresis, magnetic hysteresis and thermal conductivity will be measured. The intrinsic relationship of the microstructures and physical properties will be analyzed and revealed. The corrosion behavior and its mechanism will be studied in the thermal conductive medium of the distilled water for the hot-pressed bulk samples. The project results will establish some bases in improving the practical capability of the La(Fe, Si)13-based first-order phase transition magnetocaloric composites.
本课题围绕降低La(Fe, Si)13系磁致冷合金因一级相变导致的磁滞、热滞,及La(Fe, Si)13和La(Fe, Si)13Hx合金粉末热压成型合成片状磁工质易发生相分解及脱氢行为等问题,研究了表面磁控溅射镀金属Cu、Ag、稀土等La(Fe, Si)13系合金的热压成型及其磁致冷性能,探索出一种同时实现固态成型与吸氢的工艺方法,在保持适当的磁致冷能力的基础上显著降低了磁滞、热滞;并探究了合成样品的力学性能、抗腐蚀性能等实用性能研究,为La(Fe, Si)13系合金在致冷器件中的实际应用奠定一定的科学基础。.1. La(Fe, Si)13系合金颗粒尺寸对磁滞损耗具有显著影响,减小颗粒尺寸可以降低磁滞损耗,但会削弱合金的一级磁相变特征。采用电化学渗氢方法,能够提高居里温度100 K以上,并且发现渗氢时间、温度对渗氢程度具有重要影响。通过表征合金粉末的导电率,间接证明La(Fe, Si)13系合金颗粒表面适量的镀Ag可以改善粉末颗粒的导热性,并且不降低其磁熵变。.2. 采用磁控溅射表面包覆方法,成功制备了La(Fe, Si)13/M(M=Cu, Al, Pr-Cu)核-壳复合结构粉体材料,并讨论复合结构粉体的磁致冷性能。采用SPS烧结工艺,讨论了不同复合结构粉体材料的烧结行为、结构及其磁致冷性能。围绕材料的实用稳定性,研究了上述烧结块体材料力学性能及抗腐蚀性。.3.选用固体氢化物YH2、Mg-Ni-Y-H氢化物及聚乙烯吡咯烷酮(PVP),采用冷压、热处理工艺,提高了LaFe11.65Si1.35居里温度,且致冷量基本不变。添加C粉促进固体氢化物YH2分解,增加固体氢化物添加量改善固体渗氢效应,进一步提高LaFe11.65Si1.35的居里温度。选用的Mg-Ni-Y-H氢化物,并辅助添加焊锡粉现在改善压制烧结样品的力学性能及其导热性能,同时实现了固态氢化和成型,且可动态调控其磁致冷行为。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: --
发表时间: 2016
期刊: 材料研究学报
影响因子: --
作者: [李迎飞, 田娜, 范晓东, 游才印]
通讯作者: 游才印
Influence of microstructural changes on magnetic refrigeration performance for La(Fe0.94Co0.06)(11.8)Si-1.2 alloys during magnetic field cycling
磁场循环过程中La(Fe0.94Co0.06)(11.8)Si-1.2合金微观结构变化对磁制冷性能的影响
DOI: 10.1063/1.4906765
发表时间: 2015
期刊: Journal of Applied Physics
影响因子: 3.2
作者: [Z M Yuan, J He, L Yang, Z J Xia, D L Zhao, C Y You, W J Ren]
通讯作者: W J Ren
The enhancement of anomalous Hall effect by inserting MgO layer in perpendicular anisotropic Pd/Co2MnSi/MgO/Pd films
在垂直各向异性Pd/Co2MnSi/MgO/Pd薄膜中插入MgO层增强反常霍尔效应
DOI: 10.1063/1.5006335
发表时间: 2018-05
期刊: AIP Advances
影响因子: 1.6
作者: [Fu H. R., Ma L., Tian N., You C. Y., Wang K., You CY]
通讯作者: You CY
Synergetic effect of Dy2O3 and Ca co-dopants towards enhanced coercivity of the abundant RE-Fe-B magnets
Dy2O3 和 Ca 共掺杂剂对增强丰富 RE-Fe-B 磁体矫顽力的协同效应
DOI: --
发表时间: 2017
期刊: Nanoscale Research Letters
影响因子: --
作者: [Y F Li, N Tian, X D Fan, C Y You, W L Pei, Z X Cheng]
通讯作者: Z X Cheng
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    Y3Fe5O12-基复合薄膜结构设计及其高频微波性能的协同提升机制研究
    • 批准号:
      52371198
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      50万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      游才印
    • 依托单位:
    多场调控纳米尺度拓扑磁性薄膜材料、物理及相关器件原理研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      国际(地区)合作与交流项目
    • 资助金额:
      175万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      游才印
    • 依托单位:
    哈斯勒自旋零带隙半导体材料的磁性、输运特性的电场调控研究
    • 批准号:
      51771145
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      60.0万元
    • 批准年份:
      2017
    • 负责人:
      游才印
    • 依托单位:
    Heusler合金磁性薄膜界面诱导垂直磁各向异性及其机理
    • 批准号:
      51171148
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      70.0万元
    • 批准年份:
      2011
    • 负责人:
      游才印
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金