设计制备具有优异形成能力和磁热效应的GdHoErCoNiAl高熵非晶合金

作     者：王壮 金凡 李伟 阮嘉艺 王龙飞 吴雪莲 张义坤 袁晨晨 Wang Zhuang;Jin Fan;Li Wei;Ruan Jia-Yi;Wang Long-Fei;Wu Xue-Lian;Zhang Yi-Kun;Yuan Chen-Chen

作者机构：东南大学材料科学与工程学院南京211189 杭州电子科技大学材料与环境工程学院杭州310018 安徽工业大学材料科学与工程学院马鞍山243032 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:52071078) 东南大学至善学者A类项目(批准号:2242021R41158)资助的课题 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2024年第73卷第21期

页      码：232-245页

摘      要：通过对Gd,Ho和Er进行元素替换,成功设计制备出临界尺寸为2 mm的Gd_(20+2x)Ho_(20-x)Er_(20-x)Co_(20)Ni_(10)Al_(10)(x=0,5,10)块体高熵非晶合金体系,系统研究了稀土元素种类和含量对高熵非晶合金的微观结构、热力学性能和磁热性能的影响及调控机理.研究结果表明,随着Ho和Er逐步被Gd取代,体系的热稳定性略有下降,其中,玻璃转变温度T_(g)和初始晶化温度T_(x)逐渐降低.与此同时,液相线温度T_(1)升高,导致玻璃形成能力的热力学判据,如约化玻璃转变温度T_(rg),γ和γ_(m)降低.X射线和高分辨透射电子显微镜的结果分析表明,随着Gd含量的增大,体系的有序度减小,有利于非晶相的生成.另一方面,随着Gd元素的加入,磁热性能参量如居里温度T_(c)、峰值磁熵变(|△S_(M)_(pk)|)和相对制冷能力(relative cooling power,RCP)均逐渐升高,其中Gd_(40)Ho_(10)Er_(10)CoNiAl的|△S_(M)_(pk)|和RCP最大,分别为8.31 J/(kg·K)和740.82 J/kg.研究结果表明,稀土基高熵非晶合金体系的磁热效应包括RCP,T_(c)和|△S_(M)_(pk)|主要依赖于de Gennes因子,与材料内部的有效磁矩并无直接关系,而热力学性能主要受到4f电子引起的f-d杂化效应影响,随着4f电子数的增加非晶合金体系的热稳定逐步增加.综上所述,我们可以借助稀土元素替换进行成分优选,通过调控4f电子数获得具有较高热稳定性且Tc可调的稀土基非晶合金磁热材料.

主 题 词：稀土基高熵非晶合金 热力学性能 磁热效应 非晶形成能力 

学科分类：08[工学] 080502[080502] 0805[工学-能源动力学] 

核心收录：

D　O　I：10.7498/aps.73.20241132

馆 藏 号：203154853...