Ni-Mn基铁磁形状记忆合金的磁热效应研究

随着日益突出的能源和环境问题，磁制冷以其高效、节能、环保等优点成为一种很有前景的制冷技术。磁制冷材料是磁制冷中的一个关键问题。近几年来，Ni-Mn基铁磁形状记忆合金以成本低廉、制备方法简单和大磁熵变吸引了众多科学家的关注。.本项目围绕该体系磁制冷材料研究中的三个问题展开研究。研究不同的测量过程对Maxwell方程计算磁熵变的影响，对比比热测试结果，确立正确的测量方法；研究相变熵、奥氏体和马氏体的磁化强度之差与磁熵变的相互关联，揭示获得大磁熵变的方法，研究相变熵的影响因素以获得其调控方法；研究各种因素(结构相变、晶粒大小等)对热滞和磁滞的影响，揭示热滞磁滞的物理机制和降低方法。通过本项目的研究开发出转变温度可调、具有大磁热效应、低热滞磁滞的Ni-Mn基磁制冷材料。

本项目主要围绕着Ni-Mn基铁磁形状记忆合金在马氏体相变附近的磁热效应开展研究，研究了影响材料的马氏体相变、磁性的因素，如通过Al、Nb掺杂研究晶格效应、通过Co掺杂和调节Ni、Mn比例研究价电子浓度的影响；首次在Ni-Mn-Ga体系中也发现了零场冷交换偏置效应,并提出了一种磁场诱导磁畴生长的机制；系统研究了MnNiGe体系中的马氏体相变的调节(如调节Mn、Ni比例，Ga掺杂，Si掺杂等)和磁热效应，实现了较宽温区的巨磁热效应；此外，还研究了一些稀土基化合物的磁热效应，如Mn掺杂DyCo2，Y掺杂Gd3Al2，Gd3In等。