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Ni-Mn-Sb-Si铁磁形状记忆合金相变行为及磁热性能研究

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Ni-Mn-Sb-Si铁磁形状记忆合金相变行为及磁热性能研究

作者：张若琛哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文采用感应熔炼的方法制备块体材料Ni-Mn-Sb三元合金,Ni-Mn-Sb-Si四元合金和Ni-Co-Mn-Sb-Si五元合金,优化合金成分设计与制备工艺,研究合金的组织结构、相变和磁学特性,探究有序化热处理、淬火热处理对其马氏体结构相变和磁学性能的影... 详细信息

本文采用感应熔炼的方法制备块体材料Ni-Mn-Sb三元合金,Ni-Mn-Sb-Si四元合金和Ni-Co-Mn-Sb-Si五元合金,优化合金成分设计与制备工艺,研究合金的组织结构、相变和磁学特性,探究有序化热处理、淬火热处理对其马氏体结构相变和磁学性能的影响,同时对不同磁-结构耦合状态设计与磁热效应等相关方面进行了研究。研究结果表明,从合金中组织成分的均匀性,相变温度,及磁热性能等角度考虑,选择的最优基体为Ni50Mn38Sb12合金,合金中有四种不同的马氏体变体,为4O结构马氏体,合金在5T下的?Sm为18.11J/kg,磁滞后为11.73J/kg,因而RCnet为34.34 J/kg。向此成分的三元合金中掺杂Si元素,合金成分为Ni50Mn38Sb12-xSix(x=0.5,1,2,3),最终选择的热处理工艺有两种:(1)淬火热处理,即在900゜C保温24h后水淬;(2)有序化热处理:在900゜C保温24h,720゜C保温2h,700゜C保温5h,500゜C保温20h。从微观组织均匀性,工作温度区间,磁滞后等因素考虑,有序态NMSS0.5合金性能最优,在5T下的?Sm为9.42J/kg,磁滞后仅为2.2J/kg,因而RCnet为50.13 J/kg远高于NMS12三元合金。在NMSS3合金中,两种热处理条件下的合金显微组织中均存在成分不同的三种相,由EDS分析可得这三种相分别为先析出相和两种析出相,且这两种析出相为热处理过程中产生的共晶相。同时在升/降温过程中合金在高温和低温出现两个一级结构相变,而高温处并未发生明显的一级磁相变,通过MFM测试结果可得,合金中的先析出相和析出相同时具有磁性,因此在高温处未发生明显磁相变的原因为析出相的一级相变温度高于Tc,一级相变和二级相变耦合。因此向NMSS3合金中掺杂Co元素取代部分Ni元素以提高合金的Tc点,降低析出相的一级相变温度,使其发生更大的磁相变,提高合金的ΔSm。合金成分为Ni50-x Cox Mn38Sb9Si3(x=6,12)两种合金的热处理工艺为:900℃下保温24h后水淬和炉冷。掺杂后合金微观组织中均出现类似的成分不均匀现象,且这种成分不均匀性在铸态组织中就已经存在,通过EDS分析可以判断合金中先析出相为先共晶相,两种析出相为共晶相,并不随均匀化热处理温度升高和保温时间的延长而消除。对淬火态Co12NMSS3合金进行磁热性能研究得出,合金在5T下的?Sm为4.68J/kg,磁滞后为4.15J/kg,因而RCnet为11.9 J/kg。

关键词：感应熔炼法共晶相磁熵变磁滞后制冷能力

Ni掺杂对CoMnGe合金磁性能和磁热效应的影响

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武汉科技大学学报 2021年第6期44卷 401-405页

作者：樊帅锋卢志红王高袁晓娟武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081

采用真空电弧熔炼方法制备Co 1-x Ni x MnGe(x=0,0.03,0.05,0.125,0.3)系列合金,研究了Ni掺杂浓度x对CoMnGe合金结构、磁性及磁热性能的影响。结果表明,Co 1-x Ni x MnGe系列合金均为六方结构,Ni替代Co原子仅改变了合金的晶格常数,随Ni... 详细信息

采用真空电弧熔炼方法制备Co 1-x Ni x MnGe(x=0,0.03,0.05,0.125,0.3)系列合金,研究了Ni掺杂浓度x对CoMnGe合金结构、磁性及磁热性能的影响。结果表明,Co 1-x Ni x MnGe系列合金均为六方结构,Ni替代Co原子仅改变了合金的晶格常数,随Ni掺杂浓度x的增大,合金晶格常数有所减小。此外,Ni掺杂能调控合金的居里温度,当x在0.03~0.125范围时,所得材料的居里温度(280~295 K)均高于纯CoMnGe合金的居里温度(275 K)。磁热效应研究结果表明,Ni掺杂虽然降低了合金的最大磁熵值,但合金制冷温区增大,当x=0.03时,所得合金的最大磁熵值出现在室温附近,且其制冷能力与纯CoMnGe相近,故相比于纯CoMnGe合金,Co 0.97 Ni 0.03 MnGe合金更适合作为室温制冷材料。

关键词： CoMnGe合金 Ni掺杂磁热效应居里温度磁熵变制冷能力

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线路板生产丝印区有机废气的净化

环境工程 2005年第3期23卷 43-45,48页

作者：李珊红李彩亭邓久华崔箫肖辰畅湖南大学环境科学与工程系长沙410082

针对电子线路板厂洁净房丝印区有机废气污染的问题,选择间歇式固定床活性炭吸附法净化有机废气的工艺流程,通过制冷能力和吸附量的估算,设计空塔气速为0 . 6m s,吸附剂为果壳活性炭,装填高度为1m ,分双层多个抽屉式填装,运行后,实际监... 详细信息

针对电子线路板厂洁净房丝印区有机废气污染的问题,选择间歇式固定床活性炭吸附法净化有机废气的工艺流程,通过制冷能力和吸附量的估算,设计空塔气速为0 . 6m s,吸附剂为果壳活性炭,装填高度为1m ,分双层多个抽屉式填装,运行后,实际监测净化效果明显,苯、甲苯、二甲苯的净化效率分别为81 .5 9% ,83. 5 0 % ,85 . 4 3% ,换下的废活性炭经再生解吸后可循环使用。回收的有机溶剂掺在柴油中作为发电机的燃料。

关键词：电子线路板厂有机废气环境污染净化工艺制冷能力吸附量

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磁热材料LaCeFeSi和NiMnSn磁熵变性能研究

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磁热材料LaCeFeSi和NiMnSn磁熵变性能研究

作者：林志平福建师范大学

学位级别：硕士

21世纪是绿色、高效、安全等高新技术应用的时代,磁制冷技术是利用磁性材料的磁热效应,通过磁化和去磁实现吸热放热而达到制冷目的,因此它不会产生气体压缩制冷的破坏臭氧等危害。磁制冷独特的无污染、低噪声、高效率等优点将使其成为... 详细信息

21世纪是绿色、高效、安全等高新技术应用的时代,磁制冷技术是利用磁性材料的磁热效应,通过磁化和去磁实现吸热放热而达到制冷目的,因此它不会产生气体压缩制冷的破坏臭氧等危害。磁制冷独特的无污染、低噪声、高效率等优点将使其成为未来最有发展前景的一种制冷技术。寻找具有大磁熵变的磁热材料做为制冷工质是开发这一技术的主要课题。本论文从磁制冷材料原理出发,介绍了磁制冷材料的发展历史,解释了相关的一些理论基础,再介绍了材料的制备、热处理、结构测量、磁性测量方法等,对所得结果进行分析,摸索出了磁热材料的居里温度、相变温度和磁热效应的一系列变化规律。具体的研究工作有：(1)采用高真空电弧熔炼法制备La0.8Ce0.2Fe11.4-xMxSi1.6(M=Mn, Cr, Ni)系列合金在1373 K真空退火5天后淬火,得到了NaZn13结构。磁测量结果表明,Mn原子替代Fe能够在制冷能力基本保持一致的前提下,实现制冷温区的拓宽和居里温度的降低;Cr原子替代使得该合金在2T外场下就达到了106 J/kg.K的最大磁熵变。Ni取代使合金由一级相变向二级相变转变,提高了居里温度并使热滞和磁滞几乎降为零。(2)利用高真空电弧熔炼法制备了Heusler合金Ni43Mn46VxSn11,Ni43Mn46Sn11Six, Ni43Mn46Sn11Alx,合金在1173 K下保持2天后淬火,得到L21相。实验结果表明：该系列合金在温度下降后发生奥氏体和马氏体结构相变,相变温度随V添加后降低,但磁热效应显著增大,在3 T外场下Ni43Mn46V1.5Sn11的制冷能力为164.2 J/kg,平均磁滞损失只有12.0J/kg。Si原子添加使相变温度降低,但是存在磁滞的温区变窄,磁滞损失总能力减少。Ni43Mn46Sn11Al0.6合金的居里温度增加到202.5 K,3 T场下最大磁熵变也增加到23.6 J/kg.K,达到相变温度和制冷能力的双重提高。(3)利用高真空电弧熔炼正常5天淬火和熔炼后铜模吸铸短时退火制备La0.8Ce0.2(FeSi)13。对比发现,铜模吸铸方法的样品晶粒结构较好,温区较宽,制冷能力优于传统方法,同时节省了大量时间和能量。采用铜模吸铸短时退火技术制备的La0.8Ce0.2(FeSi)13Bx合金能提高居里温度,降低热滞磁滞,弱化合金的一级相变,对磁热材料的实际应用十分有利。

关键词：磁热效应居里温度制冷能力磁熵变热滞磁滞相变

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三元稀土基非晶合金的磁性及磁热效应研究

三元稀土基非晶合金的磁性及磁热效应研究

作者：李华栋上海大学

学位级别：硕士

制冷技术在现代社会中占据了很重要的地位,探索新型制冷技术一直备受关注。磁制冷技术具有高效节能、绿色环保和稳定可靠等优点,是一种很有潜力的新型制冷技术,因而吸引了诸多研究人员的关注。它的工作原理是利用磁性材料的磁热效应(MCE... 详细信息

制冷技术在现代社会中占据了很重要的地位,探索新型制冷技术一直备受关注。磁制冷技术具有高效节能、绿色环保和稳定可靠等优点,是一种很有潜力的新型制冷技术,因而吸引了诸多研究人员的关注。它的工作原理是利用磁性材料的磁热效应(MCE)与外界进行热量交换。找寻性能优异的磁制冷材料是磁制冷技术发展的重点,稀土基非晶合金因其具有良好的玻璃形成能力(GFA)和可观的磁热效应而备受青睐。本文以三元稀土基非晶合金为研究对象,对其结构和热稳定性进行了介绍,并详细地研究了其磁性及磁热效应。主要研究工作和创新点如下:1.采用电弧熔炼和甩带法分别制备了REAlCu(RE=Ho,Tm)和REAlNi(RE=Ho,Er,Tm)非晶条带,通过XRD、DSC和TEM等测试方法研究了其结构和非晶形成能力,结果表明所有样品条带均为完全非晶,非晶形成能力良好。***和TmAlCu非晶条带的初始晶化温度T分别为599 K和631 K,HoAlNi、ErAlNi和TmAlNi非晶条带的初始晶化温度T分别为634.4 K、652.3 K和663.2 K,均远超室温,在室温状态下,具有较高的组织稳定性,具备成为磁制冷材料的基本条件。3.对REAlCu(RE=Ho,Tm)非晶合金的磁性及磁热效应研究表明,HoAlCu和TmAlCu非晶合金的居里温度T分别为22.8 K和5.4 K,该温度附近发生了铁磁-顺磁二级相变,且未发现热滞现象,具有可逆的MCE。同等条件下,HoAlCu的磁熵变峰值略小于TmAlCu,但是它的磁熵变曲线随温度变化的较为平缓,使其具有较高的制冷能力(RC)。0-5 T外磁场下的最大磁熵变-(35)S 分别为11.8 J/kg·K和15.4 J/kg·K,相对制冷能力(RCP)分别为482 J/kg和301 J/kg,在低温磁制冷材料具有一定的潜在应用前景。4.对REAlNi(RE=Ho,Er,Tm)非晶合金的磁性及磁热效应研究表明,HoAlNi、ErAlNi和TmAlNi非晶合金的T分别为17.9 K、9.5K和4.4 K,并在该温度附近发生二级磁相变(FM-PM)。由居里-外斯定律可知,铁磁相互作用在合金结构中占主导作用。根据平均场理论可知,TmAlNi非晶条带最均匀,HoAlNi的场依赖性最高,结构无序程度最大,相变温度跨度较宽。***(RE=Ho,Tm)和REAlNi(RE=Ho,Er,Tm)非晶合金热稳定性好且非晶形成能力强,在低温工作区具有较强的磁制冷能力,不但可以为后续磁制冷材料的研究提供经验,还有成为低温磁工质的潜力。

关键词：磁制冷非晶合金非晶形成能力磁热效应制冷能力

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低温空气调节机组

哈尔滨建筑大学学报 1983年第4期 70-79页

作者：陆亚俊马最良哈尔滨建筑工程学院通风空调教研室

本文在总结笔者参与研制的ID-20、ID-9型低温空调机组设计和试验的基础上,详细地阐述了低温空调机组的特点,指明了低温空调机组在系统、结构、参数方面与普通空调机组的区别,并对低温空调机组试验方法方面的一些问题进行了探讨和分析.

关键词： HD 空气调节风量低温空调热气除霜制冷能力低温空气水冷冷凝器制冷量产冷量

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螺杆式制冷机

铁道车辆 1972年第9期 34-41页

一、前言螺杆式压缩机早在十多年以前,就已用于制冷机,但是,在初期阶段,世界各国的实际应用并不多。不过在这些年里,人们对这种制冷机给了高度的评价,从而逐渐受到

关键词：螺杆式制冷机轴功率热泵齿形对称式回转式制冷机空气调节设备回转式压缩机螺杆式压缩机透平式制冷机离心式制冷机制冷能力

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250万大卡/时蒸汽喷射制冷机的改进

湖南冶金 1974年第3期 51-57页

一、前言我厂锌电解车间采用真空蒸发集中冷却电解液的工艺,安装有制冷能力为180万大卡/时和2 50万大卡/时的冷冻机,多年来在生产中发挥了一定的作用。虽然真空蒸发制冷工艺在工业上已早有应用,但在国内用于冷却锌电解液的还无成熟经验... 详细信息

一、前言我厂锌电解车间采用真空蒸发集中冷却电解液的工艺,安装有制冷能力为180万大卡/时和2 50万大卡/时的冷冻机,多年来在生产中发挥了一定的作用。虽然真空蒸发制冷工艺在工业上已早有应用,但在国内用于冷却锌电解液的还无成熟经验,如何充分发挥设备制冷能力尚在摸索探讨中。最近我们对250万大卡/时制冷机进行了改进试验,取得了较好的效果。

关键词：冷冻机蒸汽压力毫米汞柱蒸发压力喷射器制冷机汽压热力学函数制冷能力主冷凝器

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水冷式半导体空气调节器

建筑技术通讯(暖通空调) 1977年第4期 9-15页

作者：天津大学供热通风教研室天津大学供热通风教研室

自1971年起,我校和天津继红五金机电厂协作,进行了把半导体的热电性能用于空气调节的研究工作。先拉制合适直径的半导体元件,试验制作电堆的工艺,做小模型的性能试验,进行了采用焊接工艺铜水箱和粘接工艺铝水箱的半导体冷风器的试制和... 详细信息

自1971年起,我校和天津继红五金机电厂协作,进行了把半导体的热电性能用于空气调节的研究工作。先拉制合适直径的半导体元件,试验制作电堆的工艺,做小模型的性能试验,进行了采用焊接工艺铜水箱和粘接工艺铝水箱的半导体冷风器的试制和实验。在此基础上,进行了半导体空气调节器整机的设计、试制和试验工作。

关键词：产冷量空调器制冷量制冷能力制冷系数空气调节器空气调节设备水冷式