D0I:10.13374/j.1ssn1001-053x.1998.05.012 第20卷第5期 北京科技大学学报 Vol.20 No.5 1998年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.1998 ErNi1-Co)磁性蓄冷材料的研究 龙毅付华 贾成厂 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要研究了实用型EM,-Co,J(0,0.1,0.2)材料的制备方法和它们的物理性能.用Co部分 替代后，该材料的居里温度降至I0K范围内.在温度低于10K的温区内，EN,-,Co,) (0,0.1,0.2)材料的比热容远大于传统的蓄冷材料金属Pb和其他新型E系磁性蓄怜材料的比 热容.磁墒变计算结果表明，ENi1-Co(0,0.1,0.2)材料的Er3离子有效J值约为3/2. 关键词蓄冷材料：比热容；Eri系磁性材料 分类号TG132.2;TB64 近年来的研究表明，E-N系磁性材料由于在其低的相变温度附近有异常大的相变比热 容，可以成为新型蓄冷材料~.用这类材料替代在低温制冷机中使用的常规蓄冷材料金属 铅后，制冷机的效率有突破性的提高).我们已研制了ENi,-Co)系列材料和Er,Ni材料， 并将它们用于制冷机实验，取得了很好的效果引，在此基础上，本文研究了实用型公斤级 ENi1-Co(x0,0.1,0.2)材料的制备方法和它们物理性能. 1实验 实验用原料纯度均大于99.9%.将原料按化学式配比，放人真空感应炉内熔炼.为了使材 料均匀化，熔炼较长时间.另外，考虑到实用时的效率问题，熔炼后所得材料不再进行均匀化 退火处理.为了确认材料结构，对铸锭进行了X射线粉末衍射测试，另外用提拉法测定了材料 在低温(40K以下)时的居里温度T。,用绝热法测定了材料在磁相变温度附近的比热容. 2结果与讨论 图1是Er(Ni,-Co)(x-0,0.1,0.2)的X射线粉末衍射谱.从图1可以确认，ENi材料的主 相具有FeB型结构，和文献[7)一致.虽然 表1ErNi,-,Co,材料的性能 不存在ECo化合物，但是谱线表明用C0 0 0.1 0.2 替代Ni的ENi,-CoJ(x=0,0.1,0.2)材 晶格常数/nma 0.698050.700830.70656 料的结构仍然和Eri相同，具有FeB型 b 0.410980.411690.41330 结构.从X射线衍射谱求出的晶格常数和 0.540620.542370.55058 根据晶格常数计算得到的密度p列于表1 p/(g·cm) 9.68 9.59 9.34 中.随着C0含量的增加，材料的晶格常数 T./K 10.2 7.0 6.5 比热容峰值J·cm'.K'0.819 0.6150.547 1997-10-21收稿 龙毅女，42岁，敕授，博士 ◆国家自然科学基金资助课题第 2 0卷 1 9 9 8年 第 5期 1 0月 北 京 科 技 大 学 学 报 Jo u r n a l o f U n i v e r s i ty o f 灰 i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e i j i n g V o l . 2 0 N o . 5 ( k t . 1 9 9 8 Er 州i , 一 : oC x) 磁性蓄冷材料的研究 龙 毅 付 华 贾成厂 北 京科技大学材料科学与 工程 学院 , 北京 10 0 0 8 3 摘要 研究了 实用 型 E式瓦 、 _ xc o抓 =x 0 , 0 . 1 , 0 . 2) 材料的制备方法和 它 们的 物理性能 用 C 。 部分 替 代 预 后 , 该 材 料 的 居 里 温 度 降 至 OI K 范 围 内 . 在 温 度 低 于 10 K 的 温 区 内 , E城iN ! _ 、 C o , ) ( ;护刃 , 0 . 1 , 0 . 2 )材料的比热容远大于 传统的蓄 冷材料金属 P b 和 其他新型 rE 系磁性蓄冷材料的 比 热容 . 磁墒变计算结果表明 , E叹M , _ 厂 O J ( , 0 , 0 . 1 , .0 2 ) 材料的 E : 十 ,离子 有效 J 值约为 3 2/ . 关键词 蓄冷材料 ; 比热容; -rE 瓦 系磁性材料 分类号 T G I 3 2 . 2 : T B 6 4 近 年来的研 究表 明 , -rE 瓦 系磁 性材 料 由于 在 其低 的相 变 温 度 附近 有 异 常大 的相 变 比热 容 , 可 以成 为新 型蓄冷材料 1 一 6 ] . 用 这类 材料 替代 在低 温 制冷 机 中使 用 的 常规蓄冷 材料 金 属 铅后 , 制冷机 的效率有 突破性 的提 高 l[] . 我们 已研 制 了 E 叹N , _ * C o J Z系列 材料 和 rE 3两 材料 , 并 将 它 们 用 于 制 冷 机实 验 , 取 得 了很 好 的效 果 .2[ ’ ] . 在 此 基 础 上 , 本 文 研究 了 实 用型 公 斤 级 则iN l 一 离 。 J 。井 0 , 0 . 1 , 0 . 2) 材料 的制备方 法和它们 物理性 能 . 1 实 验 实验 用 原料 纯度均大 于 9 . 9% . 将原 料按化 学式配 比 , 放 人真 空感应 炉 内熔 炼 . 为 了使 材 料均 匀化 , 熔 炼 较长 时 间 . 另 外 , 考 虑到 实用时 的效 率 问题 , 熔 炼后 所得 材 料不 再进 行 均匀 化 退 火处理 . 为 了确认材料 结构 , 对铸锭进行 了 X 射线粉末 衍射 测试 . 另外用 提拉 法测定 了材料 在 低温 (4 O K 以 下)时 的居里温度 cT , 用 绝热法测定 了材 料在磁 相变 温度附 近 的 比热容 . 2 结果 与讨论 图 1 是 E叹N , _ 厂 o J (=x 0 , 0 . 1 , .0 2) 的 X 射线粉 末衍射 谱 . 从 图 1 可 以 确认 , rE 两 材 料 的主 相具 有 eF B 型 结构 , 和 文献 【7] 一致 . 虽然 不 存 在 E lc o 化 合物 , 但是 谱线表 明用 C o 替代 M 的 E叹M , _ : C o J (x = 0 , 0 . 1 , 0 . 2) 材 料 的 结 构 仍然 和 E r M 相 同 , 具 有 eF B 型 结 构 . 从 X 射线衍射 谱求 出的晶 格常数 和 根 据 晶格 常数计 算 得 到 的密度p 列于 表 1 中 . 随着 C 。 含 量 的增 加 , 材 料的 晶格常数 19 9 7 一 10 一 21 收 稿 龙毅 女 , 42 岁 , 教 授 , 博 士 中 国家 自然科学基金 资助 课题 表 1 rE iN , _ 尤。材料 的性能 x 0 0 . 1 0 . 2 晶格常数 / nm a 0 . 69 8 0 5 0刀0 0 8 3 0 . 7 0 6 5 6 b 0 . 4 1 0 9 8 0 . 4 1 1 6 9 0 . 4 13 30 e 0 . 5 4 0 6 2 0 . 5 4 2 3 7 0 . 5 5 0 5 8 户/( g · e m 一 , ) 9 . 6 5 9 5 9 9 . 34 T c / K 1 02 7乃 6 . 5 比热容 峰值 /( J · c币 , · K ’ ) 0 . 5一9 0为 15 0乃 4 7 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1998. 05. 012