文档介绍：Ga 掺杂对 DyCo2 合金磁制冷性能影响研究
(理学院材料科学与工程系材料科学与工程专业黄严萱)
(学号:2001143028)
[摘要] 本文研究了 Ga 掺杂 DyCo2-xGax 合金(X=0,,,,,,)的物相形成,磁
转变温度及磁致冷性能。实验结果表明,所有合金为单相固溶体,随 Ga 含量增加晶格常数线性
增大,居里温度从 145K 提高到 182K,转变温度区间也获得扩大。当合金中 Ga 的掺入量 X=
∆= ⋅
时出现最大磁熵变( S M J kg K ),该配比合金的磁热效应最大。
[关键词] 磁熵变磁热效应 DyCo2-xGax 合金
[教师点评]: 黄严萱同学认真独立地完成了 Ga 掺杂对 DyCo2 磁性能影响的研究工作,研
究了 Ga 掺杂合金 DyCo2-xGax(X=0, , , , , , )的物相形成、磁转变温度及磁致冷
性能的影响。实验结果表明,Ga 的掺入能确实能提高 Tc,同时扩大了转变温度区间,且 Ga 能
较大量的掺入 DyCo2 合金中,通过替代 Co 的位置形成置换固溶体,并且对形成的合金的磁性能
∆= 2
形成明显的影响。当合金中 Ga 的掺入量 X= 时出现最大磁熵变( S M Am kg ),即
该配比的磁热效应最大。最高居里温度(TC=196K)出现在合金的掺杂量为 X= 时。
该生实验过程认真细致,具有较强的动手能力和理解能力,较强的分析问题和解决问题的能
力,且独自完成了一篇英文文献的翻译工作,该生的毕业论文实验方案合理,结果可靠,具有一
定的创新性。
(点评教师:李均钦教授)

Study of Ga Substitution on ic refrigeration Properties of pounds

[Abstract]: The structure and ic properties of DyCo2-xGax with x=0, , , , ,
and alloys have been studied by means of XRD and VSM. The experimental result shows that all
sample formed solid solutions. As Ga content increases in the alloy, the Curie temperature increase form
145K to 182K while the ic entropy change increases first but decrease later. The largest
∆= ⋅
ic entropy change of S M J kg K was found in the sample
[Keywords]: DyCo2-xGax alloys ,ocaloric effect

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背景
磁致冷技术
磁致冷技术是一种把磁性材料的磁热效应应用于制冷领域的技术。磁热效应(MCE) 是磁性
材料的一种固有特性,它是由外磁场的变化引起材料内部磁熵的改变, 并伴随着材料吸热放热。
比如对于铁磁性材料来说,磁热效应在其居里温度(磁有序-无序转变的温度) 附近最显著,当施
加外磁场时该材料的磁熵值降低并放出热量,反之,当去除外磁场时,材料的磁熵值升高并吸收
热量,如图 1 所示。这与气体压缩/ 膨胀时引起的放热/ 吸热现象相似。衡量材料磁热效应的参
∆∆[1,2,3]
数为等温磁熵变 S m 和绝热温变 Tad 。

图 1 磁致冷机基本工作原理
与传统压缩制冷相比,磁致冷具有如下竞争优势[4,5]:
,由于工质本身为固体材料以及在循环回路中可用(加防冻剂的)水
作为传热介质,这就消除了因使用氟利昂等制冷剂所带来的破坏环境的事。
,磁致冷的效率可达到卡诺循环的 30%-60%,而气体压缩制冷一般仅为 5%
-10%。
、重量轻、运行稳定可靠、寿命长等优势。
磁致冷技术的历史
磁热效应首先由 E. Warburg 于 1881 年在铁中发现的。1904 年兰热文首先指出顺磁物质磁
化强度的变化会伴随相反的温度变化。此后