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《稀土材料的磁熱效應及其應用_李卓棠》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、..第7卷第2期化學進展Vol7No219956,年月PROGRESSINCHEMISTRYJune1995稀土材料的磁熱效應及其應用李卓棠吳佩芳(上?？萍即髮W材料系上海201800)。綜述了磁熱效應E)摘要本文介紹了稀土金屬及其合金的磁熱效應(MC的熱力學、理論測量MCE的實驗方法、稀二金屬及其合金的MCE研究結(jié)果以及磁熱材料在磁致冷器方面的應月。關(guān)鍵詞磁熱效應稀二材料磁致冷MagnetoealoricEffectofRareEarthMaterialsandTheirAPPlicationsL
2、:Zh,`otang:2Peingw了山epartentoateras,ananverstyo(I〕mfMilshghiuiif’,Se一eneeandleehnologyShanghai201800)’-Abstraetleagnetoeaorieeeetorareeartetasanteiraoys15introhmlff(MCE)fhmldhllueeresent.-ddintheppaperThediseussionofthermodynamietheoryofthemagnetoealo
3、rieef,,feettheexperimentalmethodsofmeasuringtheMCEthereportedresultsofMCEinsomesanra·rareearthmetaldtheiralloysandtheipplieationsinmagnetierefrigeratorsarereviewedKeywordsmagnetoealorieeffeet;rareearthmaterials;magnetierefrigeration一、引言。,早在10多年以前warb盯
4、g首先觀察到金屬鐵在外磁場中的熱效應仁門本世紀以來改變順磁的磁化狀態(tài)能引起可逆溫度變化的現(xiàn)象已開始應用于獲得超低溫。如1933年iGau-。gue和Macl)ougal以順磁鹽為工作物質(zhì)用絕熱退磁法成功地獲得了IK以下的超低溫2j[,將磁性材料在外磁場變化時所發(fā)生的熱效應稱之為磁熱效應(magnetoealorieeffeerMCE)亦稱磁卡(路里)效應。,。眾所周知70年代以前利用磁熱效應是獲得mK級溫度的主要方法1976年Brown匡一首先將磁致冷的溫度范圍擴展到室溫附近。與普通的氣體冷凍相比
5、,由于固體磁體的密度要比目前常用的致冷劑密度大得多,可使磁致冷機極為緊湊,同時沒有氣體在高壓驅(qū)動下的那:收稿1994年8月第2期李卓棠等稀上材料的磁熱效應及其應用,.種振動及噪音其商業(yè)前景非常誘人。所以最近10年來對高于4ZK,特另lJ是在室溫附近的磁致冷材料的研究及應用得到一r重視。對磁性材料施加磁場會使它們發(fā)熱。換言之,如保持它們的溫度不變,則有熱量放出;反之,去除磁場它們會變冷,若保持材料溫度不變,可從周圍環(huán)境吸收熱量。從熱力學上來說,,。磁熱效應是通過一個外力(磁場)使磁嫡發(fā)生改變從而進一
6、步形成一個溫度變化眾所周知,、磁各向異性和磁致伸縮,稀土磁體比鐵基磁體具有更高的飽和磁化強度具有獨特的磁,。結(jié)構(gòu)和磁相轉(zhuǎn)變在外磁場作用下會產(chǎn)生很大的磁嫡變由于在居里溫度’,cI處材料的磁結(jié),。,構(gòu)發(fā)生突變反映出的磁熱效應最為明顯一些稀土磁體的居里溫度恰恰在室溫附近所以`一成。目前所研究的磁熱材料基本上集中在稀土金屬及其合金和金屬間化合物〔二、磁熱效應的熱力學理論基礎,。,為了解釋所觀察到的磁熱現(xiàn)象提出過許多模型與理論如在低溫范圍內(nèi)用自旋波理論可較好地描述鐵磁體和反鐵磁體中磁化、ME〔73。C和比熱
7、等參數(shù)與溫度的依賴關(guān)系在某eor“一9。些情況下標度理論s(cahgnthy)可用來描述磁性材料在轉(zhuǎn)變點附近的MCE〔口相比之,`。。下還是熱力學方法最成熟〔二本文僅對該理論進行簡介B、T、P,如磁性材料在磁場為溫度為壓力為的體系中其熱力學性質(zhì)可用吉布斯能G,,。:(TBP)來描述體系的內(nèi)部參數(shù)可由吉布斯微分得到_、,、羌、氣了Z山ù9、Z1.,,尸1嫡抓I,廿’j)-一又萬少氏,,M(T。p)()T,P磁化強度一纂,,T二(二。二)一()二體積霏(3),:表征MCE的主要參量是嫡其全微分為ds一
8、()。,;d了,+()二,;d二+()二。d:霧纂纂(4)、恒磁場,:在恒壓條件下可很方便地去定義比熱,,,~r書6,尸滬一l又)(5)場萬和體:熱膨脹系數(shù)Vl刁V、1,、’,,一韶a”`(7BP)`又)T,“(6)三萬壇-一麗護:從方程(1)與(2)可得(竺,()。,尸、豁(7)刁召一,、、在絕熱過程中ds-O將方程(5)(6)(7)代入方程(4)得.,、,,、,B尸,,_C刁Mdl又尸daVdl’十二不幾萬一=U(8)dI。,M,,實際上方程(8)中三項分別代表電子嫡變△S磁嫡
