Vol.20 No.5 龙毅等：Ei1-xCo)磁性畜冷材料的研究 ·459· 温度附近出现了很大的低温比热容峰值，远大于传统的蓄冷材料金属Pb和其他E系材料相 应值.此外，在温度大于磁性相变温度（大于10K)以后，EN系材料的比热容小于Pb.由于在 磁性相变温度以上，比热容主要来自晶格振动的贡献，可见ENi,-,Co,)的晶格比热容小于 Pb和Er,M材料.如果在10K以下使用ENi,-Co)材料，在I0K以上使用Er,M作为复合蓄 冷材料，预期可以得到很好的蓄冷效果，从图3计算出Ei材料和蓄冷参数有关的热容为 5.966J·cm-3,从4.2K到20K的磁墒为1.48R,这里R是气体常数.用自由离子Er+3的总角 量子数=15/2计算，可得Ei在相变温度附近的磁墒变化理论值应为△S=An(JU2+1)-2.77 R.较小的磁熵测量值表明，材料中的E+3离子受到了晶场的作用，使能级发生分裂，减小了 在磁相变温度附近出现的磁性比热容值和磁熵改变值.从测试的磁熵值可以推出，E+)离子 的有效J值约为3/2，远小于自由离子E+3的总角量子数152.但是该有效值仍大于从比热容 测量得到的Er,Ni材料的Er+3离子的有效J值1/2.另外，随着C0的含量增加，比热容峰逐 渐降低和变宽，比热容峰的这种变化可以认为是由C0替代后使晶体发生了崎变，增大了 晶场效应而造成的. 3结论 成功的制备了实用型ENi,-CoJ(x0,0.1,0.2)磁性蓄冷材料.用Co部分替代i后，居 里温度下降，比热容峰值也相应地下降.另外，在温度低于10K后，ENM系材料的比热容远大 于传统蓄冷材料金属P%的比热容和其他新型E系磁性蓄冷材料的比热容.磁墒变计算结果 表明，晶体场使E+3离子的能级发生了分裂，使其有效J值（约为32）小于自由离子Er+3的 总角量子数J152). 参考文献 1 Satoh T.Development of 1.5W 4K G-M Cryocooler with Magnetic Regenerator Material.Adv Cryog Eng,1996,41:1271 2龙毅等.磁性材料在低温技术中的新应用一EC0),系磁性蓄冷材料的研究.功能材料，1995， 26(4):341 3龙数等.Eri磁性蓄冷材料研究和在Gifford-.Mcmahon制冷机上的应用.功能材料，1995,26（增刊： 260 4 Li R.Magnetic Intermetallic Compounds for Cryogen in Regenerator.Cryogenices,1990,30:521 5 Takahashi A.Specific Heat of Sregenerator Material Er,Ni.Jpn J Appl Phys,1995,33:1023 6 Long Yi.Specific Heat Behavior for Pesudobinary Compounds Er,Dy,Sb.J Appl Phys,1995,78: 7410 7 Wohlfarth E P.Ferromagnetic Materials v.I.North-Holland: North-Holland Publishing Company, 1980.338 Study of Magnetic Properties and Specific Heat on Magnetic Regenerators Er(Ni Co)(x=0,0.1,0.2) Long Yi Fu Hua Jia chengchang Materials Science and Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,Chinav .ol 20 吻.5 龙毅等 : 州饰 l一 x c 认 )磁性畜冷材料的研究 . 4 59 . 温度 附 近 出现了 很 大 的低 温 比热容峰值 , 远大 于传 统的蓄 冷材 料金 属 P b 和其 他 E r 系材 料相 应值 . 此外 , 在温 度大于磁 性相 变温度 (大 于 10 )K 以 后 , rE 两 系材料 的 比热容小 于 P b . 由于在 磁性相 变 温 度 以 上 , 比热容主要来 自晶格 振 动的贡 献 , 可 见 E 叹两 1 _ 二 C ox ) 的晶 格 比热 容 小于 bP 和 乓饨 材 料 · 如果在 10 K 以下 使用 E叹两 , _ cx Q 材 料 , 在 10 K 以 上使用 E 3r 预 作为 复合蓄 冷材 料 , 预 期 可 以 得 到很 好 的蓄 冷效果 . 从 图 3 计 算 出 E r断 材 料 和蓄 冷参数 有 关的 热容 为 .5 9 6 6 J . c m 一 3 , 从 .4 2 K 到 20 K 的磁墒 为 1 . 48 R , 这 里 R 是 气体常数 . 用 自由离子 rE + ’ 的总角 量 子数 弄 1 5/ 2 计算 , 可得 E r两 在 相变温度 附近 的磁墒 变 化理 论 值应 为△ s = 几n( J/ 2+l ) 二 2 . 7 R . 较小 的磁摘测量值表明 , 材料 中的 E : + ’ 离子受 到 了晶 场的作用 , 使能级 发生分裂 , 减 小 了 在磁相 变温 度 附近 出现 的磁性 比热容值和磁 嫡改 变值 . 从测试 的磁 嫡值 可 以 推 出 , E r + ’ 离子 的有效 J 值约为 3 2/ , 远小 于 自由离子 rE 十 ’ 的总角量 子数 1 5 2/ . 但是 该有效 值仍大 于从 比热容 侧量 得到 的 乓瓦 材料的 rE + ’ 离子的有效 J 值 1/ 2[, , . 另外 , 随着 C 。 的含量 增加 , 比热容峰逐 渐 降低 和变 宽 , 比热容 峰 的这种 变化可 以 认为是 由 C 。 替 代 两 后 使晶体 发生 了 崎 变 , 增 大 了 晶场效 应而造成 的 . 3 结论 成功 的制备了实用 型 城两 , _ xc 习 (间 , 0 . 1 , .0 2) 磁性 蓄冷材料 . 用 oC 部分替 代 两 后 , 居 里温度 下降 , 比热容峰值也相应地下降 . 另外 , 在温 度低 于 10 K 后 , E r倾 系材料 的 比热容远大 于传统蓄冷材料金属 bP 的 比热容和其他新 型 E r 系磁性 蓄 冷材 料 的 比热容 . 磁墒 变计算结果 表明 , 晶体场使 rE 十 ’ 离子的能级发生 了分 裂 , 使其 有 效 J 值 (约 为 3 /2) 小 于 自由离子 E r + ’ 的 总角量 子数 (J 1 5l 2) . 今 考 文 献 1 S al 匕h T . eD v e l o夕m e n t o f l . 5W 4 K G M C yr co o I e r w i ht M a g ne it e eR g e n e ar ot r M a et ir al . dA v C yr go nE g , 1 996 , 4 1 : 1 27 1 2 龙毅等 · 磁性材料在低温技术中的新应用 — 州饰 oC ) 2系磁性蓄冷材料 的研究 . 功能材料 , 19 9 5 , 26( 4) : 34 1 3 龙 毅等 . E r肠 磁性蓄冷材料研 究和 在 。 fo 记 一 Mc m ha on 制冷机上 的应用 . 功能 材料 , 199 5 , 26 (增 刊) : 26 0 4 U R . 加肠g ne it e nI et mr e alt li c C o m po un ds fo r C yr o g e n i n 掩 g e n e ar ot r . C yr o g e hi e e s , 19 9 0 , 30 : 5 2 1 S T 习田 h as hi A · s 详c i if c 氏 a t o f s er g e n e ar ot r N la et ir al E r 3两 . J训 J AP p l p h y s , 1 9 9 5 , 3 3 : 10 2 3 6 Lo n g iy · s 详c i if c eH a t B e h a v i o r of r eP s u d o ib n 脚 oC m因un d s E xr 伪 , _ 二 s b · J A PI hP y s , 1 9 9 5 , 7 8 : 7 4 1 0 7 W o ih af hrt E P . eF rm m ag n e it e M a te ir al s v . l . oN hrt 一 H o l lan d : oN hrt 一 oH l lan d uP bli s ih n g 助m Pa n y , 19 80 . 3 38 S ut d y o f M a g n e t i e P r o P e rt i e s a n d S P e e i if e H e at o n M a g n e t i e R e g e n e r at o r s E r (N i , _ xC o J =x( o , 0 · l , 0 · 2 ) 助 n g 万 uF H幼a M a et ir al s S e i e cn e a n d nE g i ne e ir n g S c h o iJ a e h e n g e h a n g U S T B e ij i n g , B e ij i n g 10 00 8 3 , 〔加i n a