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近年来,绿色环保越来越成为国内外关注的焦点,而室温磁制冷因其高效、节能、噪声小、不产生温室效应等优点,成为一种最有希望替代传统气体压缩制冷的绿色环保新型制冷技术。目前,室温磁制冷材料的研究热点主要是钙钛矿氧化合物、过渡金属及其化合物、过渡金属基化合物、稀土及其化合物等。其中,MnFePGe系列化合物因其磁热性能优异、绿色环保,且主要原材料锰铁磷价格低廉,而得到了广泛的关注。而如何降低其制备成本,提高其综合性能是本文研究的重点。为此,本文针对不同纯度的Mn粉,从改进制备工艺和Nd元素掺杂替代两方面探索既降低成本又提高或保持材料综合性能的方法和途径。 利用机械合金化(MA)和放电等离子烧结(SPS)技术用纯度分别为99.99%,99.6%和99%的Mn粉制备了Mn1.2Fe0.8P0.74Ge0.26化合物。研究了Mn粉的纯度对Mn1.2Fe0.8P0.74Ge0.26化合物的结构与磁热性能的影响。研究结果表明,随着所用Mn粉纯度的降低,Mn1.2Fe0.8P0.74Ge0.26化合物的综合磁热性能有所下降,但依然较强。 研究了机械合金化工艺对Mn1.2Fe0.8P0.74Ge0.26化合物的结构与磁热性能的影响。研究结果表明,改变磨球的大小配比后的机械合金化工艺可以降低杂相含量,升高居里温度,减小两相区。 制备了(Mn1.2Fe0.8)(P0.74 Ge0.26)Nd0.01和(Mn1.19Nd0.01Fe0.8)(P0.74Ge0.26)化合物,研究了稀土Nd元素微量掺杂与替代对Mn1.2Fe0.8P0.74Ge0.26化合物结构与磁热性能的影响。研究结果表明,Nd元素的掺杂或替代都可以使较高纯度Mn粉制备的Mn1.2Fe0.8P0.74Ge0.26化合物的综合磁热性能有所提高。同时研究了SPS保温时间对材料性能的影响,发现适当延长保温时间可以提高化合物的综合磁热性能:居里温度升高,两相区减小,而熵与滞后则无明显变化。