哈斯勒合金磁热效应的研究

【作者】 方敏侠； 田方华； 张垠； Adil Mutaza； 杨森；

【机构】 教育部非平衡合成与调控重点实验室金属材料强度国家重点实验室物理学院西安交通大学；

【摘要】 磁制冷因具备高效节能、环境友好、运行可靠等优点,有较大替代压缩气体制冷的可能,引起了广泛的关注。磁制冷是借助磁制冷材料的磁热效应,在等温磁化时向外界排放热量,退磁时从外界吸收热量,从而达到制冷目的。从应用的角度来说,磁制冷材料既要具备较大的绝热温度变化(△Tad)或等效的磁熵变(△S),又要表现出较宽的工作温度范围即较大制冷能力(RC)。在过去几十年中,大磁热效应被报道在基于一级磁相变的Gd-Si-Ge, La-Fe-Si,Mn-Fe-P-As, Mn-As-Sb和Ni-Mn-Ga等材料中,一级相变材料产生尖锐的磁热效应峰(大△S),但是温度窗口很窄(小RC),如图1所示。相反,一些二级相变的非晶态合金和少量晶态合金(如Gd)则表现出很宽的温度窗口(大RC),但磁熵变较小(小△S)。综上,图1中仍存在一个兼具大△S和大RC的"处女地"有待实现。在本工作中,我们报道了Ni50Mn35.2In14.8哈斯勒合金在室温附近兼具大△S(～40 J kg-1 K-1)和大RC(～450J K-1),即处于图1中的"处女地"。通过洛伦兹透射电镜、相变潜热及朗道自由能进一步分析,Ni50Mn35.2In14.8兼具大△S和大RC的原因为:处于多相共存点附近,结构各向异性低,磁场可以在较宽的温域内诱发马氏体逆相变。我们的研究为设计兼具大△S和大RC的新型磁热材料提供了一种有效的方法。更多还原