【摘 要】
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磁制冷技术较传统的气体压缩制冷方式具有绿色环保、高效节能等优点而备受关注,具有广泛的应用前景。稀土-过渡族化合物具有丰富的磁结构与磁相变,一直是磁性材料领域的重要研究体系。相图是材料科学研究的基础,本论文选择稀土过渡族三元体系RE-Fe-Rh（RE=Nd,Ho）为研究对象,实验研究了RE-Fe-Rh在873 K的相平衡关系,构建了RE-Fe-Rh体系在该温度下的等温截面图。此外,还研究了部分RE-
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磁制冷技术较传统的气体压缩制冷方式具有绿色环保、高效节能等优点而备受关注,具有广泛的应用前景。稀土-过渡族化合物具有丰富的磁结构与磁相变,一直是磁性材料领域的重要研究体系。相图是材料科学研究的基础,本论文选择稀土过渡族三元体系RE-Fe-Rh（RE=Nd,Ho）为研究对象,实验研究了RE-Fe-Rh在873 K的相平衡关系,构建了RE-Fe-Rh体系在该温度下的等温截面图。此外,还研究了部分RE-Rh二元化合物的磁性及磁热效应,以及三元化合物Fe2-xRhxHo的晶体结构,晶胞参数和相变温度。获得的研究结果如下:（1）利用XRD以及SEM/EDS技术对Nd-Fe-Rh和Ho-Fe-Rh两个三元体系在873K下的相关系进行了研究,确定了第三组元在二元化合物以及固溶体相中的固溶度,在获得相平衡关系的基础上,构建了Nd-Fe-Rh和Ho-Fe-Rh两个三元系在873 K的等温截面图。其中,Nd-Fe-Rh等温截面由13个单相区,23个两相区,11个三相区组成,Fe在Nd3Rh,Nd7Rh3和Nd Rh2中固溶度分别大概为4 at%,3 at%和17 at%。Ho-Fe-Rh等温截面由15个单相区,28个两相区,14个三相区组成,Fe在Ho3Rh和Ho Rh2中固溶度分别大概为5.5 at%和19.5 at%,Rh在Fe3Ho和Fe2Ho中的固溶度为3 at%和9.6 at%。（2）通过综合物性测量系统（PPMS）对六方Th7Fe3结构的二元RE7Rh3（RE=Nd,Ho）多晶样品进行了测量,研究了其磁性和热磁特性。其中,Nd7Rh3和Ho7Rh3化合物在低温下都经历了连续的磁相变,分别为TN以下的PM-AFM相变和Tt附近的AFM-FM相变。此外,在Ho7Rh3中可以观察到另一个大约7.2 K的磁转变,这可能与自旋重取向有关。RE7Rh3（RE=Nd,Ho）的有效磁矩被确定为3.39μB/Nd3+和10.2μB/Ho3+,相应的顺磁居里温度分别为38.6 K,-10 K。在0-5 T磁场变化下,Nd7Rh3的磁熵变为6.40 J/kg K,Ho7Rh3的磁熵变为3.06 J/kg K。这些连续的磁熵变峰有一定的重叠,从而导致更大的工作温度跨度和明显的MCE。Nd7Rh3和Ho7Rh3的对应RC值分别为164 J/kg和85 J/kg。（3）实验研究了Er3Ni2型Nd3Rh2和Y3Rh2型RE3Rh2（RE=Nd,Ho,Er）的磁转变和磁热效应。在Nd3Rh2中,在低温Tt=13 K和TN=17 K温度下分别观察到两个连续的二阶磁跃迁,即FM-AFM跃迁和AFM-PM跃迁。对于RE3Rh2（RE=Ho,Er）,在TC=23K和8 K处分别具有FM-PM二阶磁跃迁。RE3Rh2（RE=Ho,Er）的有效磁矩被确定为10.30μB/Ho3+和10.62μB/Er3+,顺磁居里温度分别为13 K和4.5 K,表明RE3Rh2（RE=Ho,Er）化合物中主要为FM相互作用。RE3Rh2（RE=Nd,Ho和Er）磁熵变计算值为3.78 J/kg K,14.01 J/kg K和20.01 J/kg K。在0-5 T的磁场变化下,RE3Rh2（RE=Nd,Ho和Er）的RC值分别为68 J/kg,382 J/kg和267 J/kg。（4）化合物RERh（RE=Nd,Ho）也呈现出了两种不同的晶体结构特征,分别为Tl I结构和Cscl结构。其中化合物Nd Rh在11 K时存在AFM-PM的一级磁相转变,而化合物Ho Rh在TC=10.3 K时发生PM-FM的二级磁相转变。RERh（RE=Nd,Ho）的有效磁矩分别被确定为3.63μB/Nd3+和10.46μB/Ho3+,与理论值接近,两者对应的顺磁居里温度分别为-5.6 K和-6.9 K。负的顺磁居里温度证实了在两化合物中反铁磁占据主导作用。在0-5 T磁场变化下,RERh（RE=Nd,Ho）的最大磁熵变分别为1.8 J/kg K和9.9 J/kg K。（5）对线性固溶化合物Fe2-xRhxHo（x=0,0.09,0.18,0.27）进行了表征,研究Rh对Fe2Ho结构与磁性能的影响关系。研究发现Rh在Fe2Ho中最大固溶度约为9个原子百分比。随着Rh含量的增加,晶胞常数a和晶胞体积V基本呈线性增加趋势。利用DSC技术,发现系列化合物随着Rh含量的增加居里温度呈现下降趋势。同时通过VSM测量了室温下的磁滞回线,化合物均呈现铁磁态且基本不存在磁滞后现象,其饱和磁化强度随着Rh替代量的增加也出现了下降现象。
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