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Si掺杂Pr_(0.5)Sr_(0.5)MnO_(3)体系的磁性和磁热性能研究

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中国计量大学学报 2022年第3期33卷 366-372页

作者：方杰扬杨杭福中国计量大学材料与化学学院浙江杭州310018

目的:研究了非金属元素Si掺杂对Pr_(0.5)Sr_(0.5)MnO_(3)(x=0.00、0.05、0.10)体系样品的结构、磁性能和磁热效应的影响。方法:通过传统固相烧结法制备了钙钛矿锰氧化物系列样品,利用粉末X射线衍射仪对样品的结构进行了表征,通过综合物... 详细信息

目的:研究了非金属元素Si掺杂对Pr_(0.5)Sr_(0.5)MnO_(3)(x=0.00、0.05、0.10)体系样品的结构、磁性能和磁热效应的影响。方法:通过传统固相烧结法制备了钙钛矿锰氧化物系列样品,利用粉末X射线衍射仪对样品的结构进行了表征,通过综合物性测量系统测量了样品的磁性和磁热性能。结果:随着Si的掺杂浓度的增大,样品在室温下呈正交结构,样品的居里温度(Curie temperature,T_(C))从294 K增大到305 K,样品的磁熵变(magnetic entropy change,-ΔS_(M))在外加磁场为5 T时从3.09 J/(kg·K)增大到3.70 J/(kg·K),根据Bonilla准则确定样品由一级相变转变为二级相变,相对制冷效率(relative cooling power,RCP)的值在x=0.05时,达到最大为69.2 J/kg。结论:Si的掺杂使得样品居里温度提高至室温附近,并且磁热性能也得到了增强,使得Pr_(0.5)Sr_(0.5)MnO_(3)成为良好的潜在制冷工质。

关键词：磁制冷钙钛矿锰氧化物磁热效应磁熵变

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A、B位掺杂钙钛矿锰氧化物的磁热效应研究

A、B位掺杂钙钛矿锰氧化物的磁热效应研究

作者：杨杭福中国计量学院

学位级别：硕士

具有钙钛矿结构的稀土氧化物体系由于内在的自旋、晶格、轨道和电荷自由度之间强烈的耦合作用而显示出特有的光、电、磁输运性质及优异的磁电阻效应、催化性能及磁热效应等，因而被广泛应用于磁制冷、高温加热材料、固体电阻器及氧化还... 详细信息

具有钙钛矿结构的稀土氧化物体系由于内在的自旋、晶格、轨道和电荷自由度之间强烈的耦合作用而显示出特有的光、电、磁输运性质及优异的磁电阻效应、催化性能及磁热效应等，因而被广泛应用于磁制冷、高温加热材料、固体电阻器及氧化还原催化等诸多领域。近年来，室温磁制冷材料得到了快速的发展，其中钙钛矿结构锰氧化物磁制冷材料凭借其低场下具有较大的磁熵变、化学稳定性强、居里温度可调控、电阻率大、成本低、且比重轻、无毒、容易小型化等优点，受到了广泛的关注。目前，钙钛矿锰氧化物某些性能还存在一些不足，如磁熵变相对于其他合金或者化合物依然较小，磁性能受掺杂影响大等。本文通过A位和B位离子掺杂钙钛矿锰氧化物，深入研究掺杂后对材料的结构、磁性和磁热性能的影响。寻求和探索在低磁场下提高材料磁熵变的方法和机理，同时裁补材料的居里温度，使之能够成为理想的室温磁制冷材料。学位论文的主要研究内容包括： (1)本文以PrSrMnO为基质，采用传统的固相烧结法制备了A位单价元素掺杂的PrSr-x(Li, Na, K)xMnO(0≤x≤0.3)系列样品。研究了掺杂后材料的相变类型、居里温度和磁熵变的变化;结果表明，随着单价元素含量的升高，材料由二级相变转变为一级相变，长程的铁磁有序随着掺杂量的增加而增强，最高的居里温度都在室温附近。通过Landau理论探讨了材料二级相变磁熵变的来源是外磁场下样品自旋磁矩平行排列的结果;分析了不同掺杂离子浓度对材料交换作用的影响及不同单价元素对体系材料的磁性和磁熵变的影响。在1.5T的低磁场下，Li、Na和K离子在x=0.3时的最大磁熵变分别达到了-2.64J kgK，2.70J kgK和3.37J kgK，同时，磁滞较小，是理想的磁工质候选材料。 (2)通过固相烧结的方法制备了B位元素掺杂的LaSrMnCoO(x=0,0.05和0.1)和LaCaMnNiO(x=0,0.05和0.1)样品。研究了B位元素掺杂对钙钛矿锰氧化物结构、磁性和磁热性能的影响。结果发现晶胞体积随Co和Ni离子掺杂量的提高而不断减小，磁熵变温度区间不断增大，材料居里温度随着掺杂迅速变化;Co离子的掺杂所引起的反铁磁有序，使得双交换作用和超交换作用共存，两种交换作用的相互竞争，使得长程的铁磁有序转变为短程铁磁有序;同时，由居里-外斯定律得到的有效磁矩与理论计算得到的相比较，发现少量掺杂时，Co离子占主导地位，随着掺杂量的增加，Co含量逐渐提高，反铁磁交换作用进一步增强。由于B位元素掺杂将直接影响锰氧化物材料的铁磁双交换作用，所以能够通过该位元素掺杂达到裁剪材料居里温度的目的。

关键词：磁热效应磁制冷锰氧化物居里温度

贫稀土Pr_(4.5)Fe_(77)B_(18.5)非晶合金晶化动力学研究

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稀有金属材料与工程 2012年第9期41卷 1646-1650页

作者：泮敏翔张朋越葛洪良吴琼杨杭福宫杰中国计量学院浙江杭州310018

利用X射线衍射分析仪、透射电镜、振动样品磁强计和差示扫描量热仪研究贫稀土非晶Pr4.5Fe77B18.5合金中Fe3B/Pr2Fe14B复合纳米晶的晶体结构、磁性能及其晶化动力学。结果表明,经650℃晶化退火处理后,Pr4.5Fe77B18.5合金的晶化相主要由... 详细信息

利用X射线衍射分析仪、透射电镜、振动样品磁强计和差示扫描量热仪研究贫稀土非晶Pr4.5Fe77B18.5合金中Fe3B/Pr2Fe14B复合纳米晶的晶体结构、磁性能及其晶化动力学。结果表明,经650℃晶化退火处理后,Pr4.5Fe77B18.5合金的晶化相主要由软磁相Fe3B和硬磁相Pr2Fe14B组成,而且退火后复合纳米晶磁体晶粒细小、分布均匀,磁滞回线呈现单一的硬磁特征,表明其具有较强的交换耦合作用。晶化动力学研究表明,软磁相Fe3B易成核、难生长和Pr2Fe14B相的难成核易生长的晶化行为是Fe3B/Pr2Fe14B复合纳米磁体具有较好磁耦合性能的根本原因。

关键词：贫稀土非晶合金纳米复合永磁材料晶化动力学

SmFe12/α-Fe基永磁快淬带的制备工艺探索和性能优化研究

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SmFe12/α-Fe基永磁快淬带的制备工艺探索和性能优化研究

Tb和Zr掺杂烧结NdFeB永磁体矫顽力的研究

中国稀土学会第四届青年学术会议

作者：李迎畅俞能君吴琼泮敏翔杨杭福葛洪良中国计量大学材料与化学学院

SmFe12磁体因其高内禀磁性能(饱和磁化强度μM=1.64 T、各向异性场H=9552 kA/m、居里温度T=555 K)而受到广泛关注。然而,相稳定和磁性能之间的竞争关系阻碍了SmFe基磁体磁性能的提升,软硬纳米复合技术是解决该难题的途径之一。本课题组...

SmFe12磁体因其高内禀磁性能(饱和磁化强度μM=1.64 T、各向异性场H=9552 kA/m、居里温度T=555 K)而受到广泛关注。然而,相稳定和磁性能之间的竞争关系阻碍了SmFe基磁体磁性能的提升,软硬纳米复合技术是解决该难题的途径之一。本课题组对比研究了低速快淬和高速快淬后热处理两种工艺对SmFe/α-Fe体系磁性能和微结构的影响,发现较短时间的热处理工艺使磁体获得了细小且均匀的晶粒,有效地提升了软硬磁相间的交换耦合强度,获得了最大磁能积(BH)为62.6 kJ/m的磁体。通过引入快速热处理工艺,进一步细化了SmFe基硬磁相晶粒,使磁体的(BH)提升到84.5 kJ/m。磁畴和Henkel曲线的分析结果表明,短时间热处理提升了磁体的交换耦合强度。基于交换耦合体积分数的定量分析结果表明,硬磁相晶粒间强烈的交换耦合作用是整体交换耦合作用强度提升的原因。

关键词：

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稀有金属材料与工程 2013年第8期42卷 1685-1689页

作者：泮敏翔张朋越葛洪良杨杭福吴琼华思昊蒋欢畅中国计量学院浙江省磁学重点实验室浙江杭州310018

利用X射线衍射分析(XRD)和BH测试仪分别研究了元素Tb、Zr的添加对HD法制备NdFeB永磁体的微结构及磁性能的影响规律。微结构研究表明,元素Tb、Zr添加前后的磁体都主要由四方相Nd2Fe14B(P42/mnm)和微量的富Nd相构成;但Tb和Zr的添加明显改... 详细信息

利用X射线衍射分析(XRD)和BH测试仪分别研究了元素Tb、Zr的添加对HD法制备NdFeB永磁体的微结构及磁性能的影响规律。微结构研究表明,元素Tb、Zr添加前后的磁体都主要由四方相Nd2Fe14B(P42/mnm)和微量的富Nd相构成;但Tb和Zr的添加明显改变了永磁体的取向特性和磁性能;采用HORTA法计算表明,Tb和Zr的添加虽然都使永磁体的(004)、(006)、(008)极密度因子减小,但是室温下磁性能测试表明,Zr的添加降低了磁体的矫顽力,而Tb添加后永磁体的矫顽力有了明显的提升,从2038 kA/m提升到2302 kA/m;Kronmüller-Plot关系曲线表明,3种合金的矫顽力机理均为磁畴成核反转机制。

关键词：稀土永磁体 HD Kronmüller-Plot 矫顽力

熔体快淬法制备ThMn12型SmFe12合金与其磁化行为研究

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熔体快淬法制备ThMn12型SmFe12合金与其磁化行为研究

不同元素掺杂的钕铁硼烧结磁体的耐腐蚀性和矫顽力(英文)

中国稀土学会第四届青年学术会议

作者：邢梓操俞能君泮敏翔杨杭福葛洪良吴琼中国计量大学材料与化学学院

具有ThMn结构的SmFe合金因其优异的内禀磁性能而被广泛研究。但是,如何稳定它的相结构与如何完善其软硬磁相的复合工艺是阻碍其发展的重要问题。在本研究中,我们通过改变稳定元素Ti的含量与甩带的速度制备出具有ThMn结构的SmZr(FeCo)Ti...

具有ThMn结构的SmFe合金因其优异的内禀磁性能而被广泛研究。但是,如何稳定它的相结构与如何完善其软硬磁相的复合工艺是阻碍其发展的重要问题。在本研究中,我们通过改变稳定元素Ti的含量与甩带的速度制备出具有ThMn结构的SmZr(FeCo)Ti合金的纳米晶薄带。结果表明:在30m/s的薄带中,x=1时的薄带具有最佳磁性能,其磁能积(BH)为5.78 MGOe,矫顽力H为4.25 kOe,剩磁B为7.08 kG;而在Ti含量相同时,30m/s薄带性能为最佳;Henkel曲线的分析结果表明,Ti含量的提升对合金的交换耦合用的提升起着正向的作用,但是δM的提升对该合金的矫顽力并不是起决定性的作用。

关键词：

来源： cnki会议评论

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稀有金属材料与工程 2012年第S3期41卷 582-586页

作者：张磊张朋越葛洪良泮敏翔杨杭福中国计量学院浙江杭州310018

制备6种不同元素掺杂的钕铁硼烧结磁体米研究抗腐蚀性能和矫顽力的影响,极化曲线利扫描电镜表明掺杂化学电动势高于钕元素的金属并不一定能提高抗腐蚀性能,此外,小体积的富钕相,均匀的晶粒尺寸和富钕相分布有利于提高抗腐蚀性能。结合... 详细信息

制备6种不同元素掺杂的钕铁硼烧结磁体米研究抗腐蚀性能和矫顽力的影响,极化曲线利扫描电镜表明掺杂化学电动势高于钕元素的金属并不一定能提高抗腐蚀性能,此外,小体积的富钕相,均匀的晶粒尺寸和富钕相分布有利于提高抗腐蚀性能。结合退磁曲线可分析得到掺杂铽元素的电流密度为6.399μ***^(-2),显示了最佳的抗腐性能并具有最大的矫顽力2303 kA·m^(-1),Kronmtlller-Plot曲线说明α_k参数在提高矫顽力性能方面具有更大的作用而减小N_(eff)参数在降低矫顽力方面具有更大的作用。

关键词：钕铁硼烧结磁体耐腐蚀矫顽力

温室电动拖拉机旋耕稳定性时序分析与前馈PID控制方法研究

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农业机械学报 2024年第3期55卷 412-420页

作者：杨杭旭周俊齐泽中孙晨阳赖国梁南京农业大学工学院南京210031 金华职业技术学院机电工程学院金华321017

针对温室小型农机对地面平整度敏感,微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况,基于课题组已开发的温室电动拖拉机,将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制(Angle prediction and feedforward PID,APF-PID),解决了温室旋耕作业... 详细信息

针对温室小型农机对地面平整度敏感,微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况,基于课题组已开发的温室电动拖拉机,将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制(Angle prediction and feedforward PID,APF-PID),解决了温室旋耕作业中因机具俯仰而出现的响应性差、耕深不稳定和功率突变的问题。建立了温室电动拖拉机旋耕作业的功率模型,并建立了俯仰角-耕深的转换矩阵,得到了旋耕系统实际耕深的转换值;采用时间序列分析预测机身俯仰角,并作为旋耕系统的扰动输入;结合耕深的转换值和预测得到的扰动,采用APF-PID控制器调节旋耕系统的提升机构,将旋耕机维持在目标耕深;在温室内未旋耕和已旋耕的两种地块进行实车试验。结果表明:俯仰角时序预测模型的相关系数可达0.983 2;APF-PID控制的控制性能优于PID控制,在目标耕深6 cm的测试路面中,APF-PID在两种试验地块上的平均耕深分别为6.47 cm和6.44 cm,均方根误差为0.80 cm和0.72 cm,绝对平均误差为0.67 cm和0.58 cm,耕深稳定性系数为89.95%和91.30%,消耗的总能量较PID控制分别降低4.18%和19.13%,较好地实现了温室电动拖拉机旋耕稳定性控制,满足温室作业需求。

关键词：电动拖拉机温室旋耕作业稳定性控制前馈PID 角度预测

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基于时序分析与前馈PID的温室电动拖拉机旋耕稳定性研究

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农业机械学报 2024年

作者：杨杭旭周俊齐泽中孙晨阳赖国梁南京农业大学工学院金华职业技术学院机电工程学院

针对温室小型农机对地面平整度敏感，微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况，基于课题组已开发的温室电动拖拉机，将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制（Angle prediction and feedforward PID，APF-PID），解决了温室旋... 详细信息

针对温室小型农机对地面平整度敏感，微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况，基于课题组已开发的温室电动拖拉机，将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制（Angle prediction and feedforward PID，APF-PID），解决了温室旋耕作业中因机具俯仰而出现的响应性差、耕深不稳定和功率突变的问题。首先，搭建了温室电动拖拉机旋耕作业的功率模型，并建立了俯仰角-耕深的转换矩阵，得到了旋耕系统实际耕深的转换值；其次，采用时间序列分析预测机身俯仰角，并作为旋耕系统的扰动输入；然后，结合耕深的转换值和预测得到的扰动，采用APF-PID控制器调节旋耕系统的提升机构，将旋耕机维持在目标耕深；最后，在温室内未旋耕和已旋耕的两种地块进行实车试验。结果表明：俯仰角时序预测模型的相关系数可达0.9832；APF-PID控制的控制性能优于PID控制，在目标耕深6 cm的测试路面中，APF-PID在两种试验地块上的平均耕深分别为6.47 cm和6.44 cm，均方根误差为0.80 cm和0.72 cm，绝对平均误差为0.67 cm和0.58 cm，耕深稳定性系数为89.95%和91.30%，消耗的总能量较PID控制分别降低4.18%和19.13%，较好地实现了温室电动拖拉机旋耕稳定性控制，满足温室作业需求。

关键词：电动拖拉机温室旋耕作业前馈PID 角度预测