彭嘉欣 唐本镇 陈棋鑫 李冬梅 郭小龙 夏雷 余鹏†

1) (重庆师范大学物理与电子工程学院,光电功能材料重庆市重点实验室,重庆 401331)

2) (上海大学材料研究所,上海 200072)

具有优良磁热性能的材料是磁制冷技术应用的关键.本文设计制备出了一种非晶态四元Gd45Ni30Al15Co10合金条带,系统地研究了该合金的磁热性能.Co的引入增加了合金的非晶态热稳定性,扩大了过冷液相区宽度.Gd45Ni30Al15Co10非晶态合金条带的居里温度和有效磁矩分别为80 K和7.21µB,在10 K温度下饱和磁化强度达到173 A·m2·kg–1,矫顽力为0.8 kA·m–1,具有优异的软磁性能.在5 T的外加磁场下,Gd45Ni30Al15Co10非晶态合金的磁熵变峰值和相对制冷能力分别高达10.2 J·kg–1·K–1和918 J·kg–1.该合金具有典型的二级磁相变特征,可以在较宽的温度范围内实现磁制冷,且Gd原子含量低于50%,成本较低,表明该合金是一种理想的磁制冷材料.

1 引言

能源与环境问题是人类面临的共同挑战,节能环保技术因此受到了全世界的高度关注.基于材料磁热效应(magnetocaloric effect,MCE)的磁制冷(magnetic refrigeration,MR)技术是一种环境友好的绿色技术,具有良好的发展前景.相较于目前的主流制冷技术—蒸汽压缩式制冷,MR具有高效率、低能耗、低噪声、小型化等独特的优势.MR替代传统制冷技术将产生巨大的经济和环保效益,因此近年来对宽温区MR技术的研究一直是国内外的研究热点[1−4].MCE是磁性材料在绝热条件下由磁场的变化而引起的温度变化效应[5,6],是磁性材料的内禀性质;通常由两个重要参数来评估一个材料的磁制冷性能,即磁熵变(magnetic entropy change,–ΔSm)和相对……