摘要
正交相Mn基合金（如MnCoSi、MnNiGe以及MnCoGe合金）是一类特殊的磁性功能材料。在这类合金中，Mn原子是磁矩的主要携带者，且磁矩的排列方式完全由Mn-Mn间距决定。当间距小于某一临界值时，合金表现为反铁磁性；而当间距大于该临界值后，合金展现铁磁性。在上述正交相Mn基合金中，Mn-Mn间距恰处在该临界值附近，故外加能量（如磁场）能够有效地影响合金磁性，诱导磁性相变的发生。该磁性相变伴随可观的可逆磁热效应，在磁制冷机中具有潜在的应用价值。然而，由于这类合金在高温发生体积变化巨大的正交TiNiSi-六角Ni2In结构相变，制备所得的合金通常遍布裂纹或粉末化。这为机械加工成型造成了困难，大幅度降低了合金的实用性。为了解决该不足，消除合金的结构相变以制备致密合金样品是可行的方案。本论文从两个角度出发，以获得致密正交相Mn基合金为目标，通过制备方案的改进，最终获得了致密且织构化的(Fe,Co)MnP合金。该合金展现出类似MnCoSi合金的磁性相变，具有较大的可逆磁热效应。论文所取得的主要结果如下： （1）本文选取Mn0.9Co1.1Ge1-xPx合金作为研究对象，通过提高P的掺杂量，观察P对合金晶体结构的影响。P的引入易导致正交Co2P相的产生。虽然Co2P和TiNiSi相具有相似的晶体结构，但其引入不能增加低温TiNiSi相的稳定性，所以对提升结构相变温度无贡献。 （2）本文基于不同方法制备了(Fe,Co)MnP合金，在结合粉末冶金、熔炼以及定向凝固三种方法的基础上，最终获得了致密的有织构的(Fe,Co)MnP合金。相比于MnCoSi、MnNiGe以及MnCoGe合金，(Fe,Co)MnP合金具有稳定的正交Co2P结构。 （3）织构化的(Fe,Co)MnP合金表现出温度和磁场诱导的“二重磁性相变”。这种特殊的相变具有驱动磁场小、热滞低的优点。定向凝固样品的最大磁热效应为1.585Jkg-1K-1（240K,0-2T），大于正分CoMnSi合金（ΔSM≈0.2Jkg-1K-1，0-2T）以及MnCoSi1-xGex合金（ΔSM≈1.1Jkg-1K-1,0-2T）在相同变场下的磁热效应。
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