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不同元素掺杂对Gd基非晶合金磁热性能的影响

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不同元素掺杂对Gd基非晶合金磁热性能的影响

作者：张汉鑫南京理工大学

学位级别：硕士

磁制冷技术与传统的气体压缩制冷相比,具有节能高效、环境友好、运行可靠等特点,因此引起人们广泛的关注。磁制冷工质的选择关乎着磁制冷技术的使用温度范围和制冷能力,因此,寻找合适的工质成为磁制冷发展需要解决的首要问题。由于非晶... 详细信息

磁制冷技术与传统的气体压缩制冷相比,具有节能高效、环境友好、运行可靠等特点,因此引起人们广泛的关注。磁制冷工质的选择关乎着磁制冷技术的使用温度范围和制冷能力,因此,寻找合适的工质成为磁制冷发展需要解决的首要问题。由于非晶合金具有可调节的磁相变温度,小的热滞损耗,高的电阻率等特点被广泛研究应用于磁制冷,稀土基非晶合金因为其具有较可观的磁热效应而尤为突出。以此为背景,本文系统的研究了不同元素掺杂对Gd基非晶合金的热稳定新和磁热效应的影响。首先,我们成功制备了具有二级磁相变的GdDyMSi(x=5,20;M=Fe,Co,Ni)系列非晶条带,并研究了稀土元素Dy的掺杂对这一系列非晶合金条带的热稳定性及磁热性能的影响。我们发现减少Dy元素的含量所制备的GdDyMSi合金条带,更容易形成完全的非晶态,且具有更高的磁相变温度,同时具有更大的磁制冷能力。其次,我们用Al元素代替Si元素制备了GdDyMAl(M=Fe,Co,Ni)非晶合金条带,来研究不同轻元素掺杂对Gd基非晶合金的热稳定性及磁热效应的影响。通过对比发现,含有Al元素的样品,虽然其居里温度有所下降,且磁熵变也有所减小,但是却具有更大的磁相变温度范围,使其呈现出更大的制冷能力,GdDyFeAl的制冷能力RC值达到了1039.2 J/kg。最后,我们研究了过渡元素Fe的掺杂对Gd基非晶合金的热稳定性及磁热性能的影响。研究表明,随着Fe含量的增大,样品的居里温度逐渐增大,GdDyCoSiFe的居里温度达到了286 K,非常接近室温。虽然随着Fe含量的增大,非晶合金的磁熵变有所减小,但却具有更大的磁相变温度范围,因此具有更大的制冷能力。GdDyCoSiFe在低温范围出现了类似平台型(table-like)的磁熵变曲线,其制冷能力RC值为823.2 J/kg,在磁制冷方面具有很大的竞争力。

关键词：稀土Gd基非晶合金热稳定性磁性磁热效应

Fe2O3在熔盐中的溶解特性及电化学机理研究

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Fe2O3在熔盐中的溶解特性及电化学机理研究

作者：张汉鑫华北理工大学

学位级别：硕士

相对于工业用铁,纯铁具有熔点高、导电性好、延展性和耐腐性好、在潮湿的环境中不易生锈、不溶于浓硫酸等优点。纯铁可用于制造电磁铁芯,且在航空航天、原子研究领域也有所应用。通过熔盐电解可以生产金属、稀有金属或难熔金属等,目前... 详细信息

相对于工业用铁,纯铁具有熔点高、导电性好、延展性和耐腐性好、在潮湿的环境中不易生锈、不溶于浓硫酸等优点。纯铁可用于制造电磁铁芯,且在航空航天、原子研究领域也有所应用。通过熔盐电解可以生产金属、稀有金属或难熔金属等,目前利用熔盐电解法制备纯铁的相关研究较少,本文利用NaCl-CaCl-FeO熔盐体系对熔盐电沉积法制备纯铁相关理论进行了研究。通过差热分析法测定NaCl-CaCl-FeO熔盐体系的初晶温度,其初晶温度随FeO含量的增加逐渐增加,并且当X为2%时,初晶温度最低为507.25℃。通过热力学计算和X射线衍射结果初步判定FeO在NaCl-CaCl熔盐体系中为物理溶解,即没有发生化学反应且没有生成新物质。通过计算氧分压和理论分解电压可知,利用熔盐电解法在NaCl-CaCl-FeO熔盐体系中制备金属铁是可行的,并且其还原过程分三步还原:FeO→FeO→Fe O→Fe。利用循环伏安法、方波伏安法、线性扫描伏安法和开路计时电位法等研究FeO在不同的阴极(Pt/Fe/Ni/Mo)的电化学还原行为,确定FeO在NaCl-CaCl-FeO熔盐体系中的电化学还原机理。结果表明,Fe在NaCl-CaCl-FeO熔盐体系中是三步还原行为,还原过程为FeO→FeO→Fe O→Fe。并且Fe在不同的阴极上的还原可逆程度不同,在Pt阴极上为可逆-不可逆-可逆;在Fe电极上为可逆-不可逆-不可逆;在Ni电极上为可逆-可逆-不可逆;在Mo电极上为可逆-不可逆-不可逆。研究了在NaCl:CaCl=1:1的熔盐体系中加入10g的FeO,以高纯镍片为阴极,石墨片为阳极。观察了电流密度、沉积时间等对电沉积铁表面形貌的影响。在电流密度1.0 A/cm,沉积时间8h时,得到了表面质量较好的沉积层。在上述工艺条件下,在镍片上沉积出单质Fe,其含量大于Ni,并且分布比较均匀。图57幅;表33个;参80篇。

关键词：差热分析法初晶温度电化学还原熔盐电沉积铁

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纳米Fe3O4应用及制备工艺研究进展

粉末冶金技术 2019年第3期37卷 233-238页

作者：张立生李慧张汉鑫梁精龙华北理工大学冶金与能源学院

纳米Fe3O4是一种具有优异特性的磁性纳米材料。本文介绍了纳米Fe3O4的基本性质及应用,综述了沉淀法、水热法、微乳液法、溶胶-凝胶法等纳米Fe3O4制备工艺的原理、研究现状、优缺点及发展趋势,并指出将多种工艺相结合可制备出更优异的纳... 详细信息

纳米Fe3O4是一种具有优异特性的磁性纳米材料。本文介绍了纳米Fe3O4的基本性质及应用,综述了沉淀法、水热法、微乳液法、溶胶-凝胶法等纳米Fe3O4制备工艺的原理、研究现状、优缺点及发展趋势,并指出将多种工艺相结合可制备出更优异的纳米Fe3O4。

关键词：纳米Fe3O4 磁性制备工艺粒径分散性

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高纯氧化铝应用及制备工艺研究进展

轻金属 2018年第10期 18-21页

作者：张立生李慧张汉鑫梁精龙华北理工大学冶金与能源学院现代冶金技术教育部重点实验室河北唐山063210

综述了高纯氧化铝的基本性能及应用,并介绍了改良拜耳法、无机铝盐热分解法、有机醇铝盐水解法、水热合成法等几种常用制备工艺的原理、研究现状和优缺点,并根据每种工艺的不足,指出了今后的发展趋势。

关键词：高纯氧化铝工艺性能发展趋势

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高炉渣的综合利用及展望

热加工工艺 2018年第19期47卷 20-24页

作者：张立生李慧张汉鑫梁精龙华北理工大学冶金与能源学院现代冶金技术教育部重点实验室

高炉渣是炼铁过程中产生的固体废弃物,我国每年高炉渣的产量约为3亿吨。对高炉渣的处理工艺进行了简述,介绍了高炉渣在建筑、玻璃制备、硅肥及其它几方面的应用现状、优缺点及发展前景。

关键词：高炉渣处理利用材料

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石墨烯/聚合物复合材料制备工艺研究进展

塑料工业 2019年第1期47卷 1-5,78页

作者：张立生李慧张汉鑫梁精龙华北理工大学冶金与能源学院现代冶金技术教育部重点实验室河北唐山063210

简要介绍了石墨烯复合材料的应用,主要介绍了原位聚合法、熔融共混法和溶液共混法等制备石墨烯/聚合物复合材料的原理,近两年的研究现状及优缺点,并根据每种工艺的不足,指出了今后的发展趋势。

关键词：石墨烯聚合物复合材料力学性能分散性

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二氧化钛薄膜制备工艺的研究进展

无机盐工业 2019年第7期51卷 15-18页

作者：张帅张立生李慧张汉鑫梁精龙华北理工大学冶金与能源学院现代冶金技术教育部重点实验室

二氧化钛薄膜是一种具有光、电特性的廉价的半导体材料,近年来受到研究人员的广泛关注,二氧化钛薄膜的这些特殊性能使其应用于诸多领域。不同的制备工艺可以得到性能不同的二氧化钛薄膜,使其适用于相关领域。简要叙述了二氧化钛薄膜的... 详细信息

二氧化钛薄膜是一种具有光、电特性的廉价的半导体材料,近年来受到研究人员的广泛关注,二氧化钛薄膜的这些特殊性能使其应用于诸多领域。不同的制备工艺可以得到性能不同的二氧化钛薄膜,使其适用于相关领域。简要叙述了二氧化钛薄膜的基本特性及应用,主要介绍了电化学法、溅射法、溶胶-凝胶法和水解沉淀法等二氧化钛薄膜制备工艺的原理、研究现状和优缺点,并根据各工艺的不足,指出了今后的发展趋势。

关键词： TiO2薄膜电化学法溅射法光催化