2012年4月特约专栏
中国材料进展 MATERIALS CHINA
半哈斯勒型磁制冷合金的研究进展
刘鑫，高建荣
（东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室，辽宁沈阳110004）
Vol. 31No. 4 Apr.2012
摘
要：半哈斯勃型合金是近些年来受到国内外广泛关注的室温磁制冷材科之一。由于其原料较为低象，因此其工业应用前景非常看好。依据其化学成分可大致分为Co基、Ni基和Fe基三大类。合金化是调整这些合金相变温度和磁性能的重要手段。通过元素替换、掺杂以及化学计量比的变化不仅可以使半哈斯勒合金的磁性转变温度降低至室温附近，并且可以使其和结构相变温度之间的偏差尽量减小，从而为产生一级磁相变和巨磁热效应创造条件。预计今后几年合金化仍将是半哈斯勤型
磁制冷合金研究的重要和热门方向之一。此外，合金的脆性和相变滞后也是值得关注的重要间题。关键词：半哈斯勘型合金；室湿磁制冷材料；品体结构；磁性能
中图分类号：TG132.27
文献标识码：A
文章编号：16743962(2012)04002604
CurrentProgressinHalf-Heusler-TvpeAllovsfor
MagneticRefrigeration
LIUXin,GAO Jianrong
( Northeastem University, Key Laboratory of Electromagnetic Processing of Materials, Shenyang 110004, China)
Abstract : Half-Heusler alloys have attracted much attention in recent years as a candidate material for room-temperature magnetic refrigeration, They have a promising prospect for industrial applications due to low costs of raw materials. In terms of their chemical compositions, they can be classified into three groups : Co-based, Ni-based and Fe-based alloys. ssn saaodae e saneaaoen asdaenpeo ooe tutional atoms, interstitial alloys and non-stoichiometric compositions, the magnetic phase transition temperatures can be shifted to room temperature, and their differences from the structural transition temperatures can also be minimized, which are required for the generation of a first-order magnetic transition and therefore a large magnetocaloric effect. It is expected that alloying will continue to be an important research topies in the future study of half-Heusler alloys for room-temperature magnetic refrigeration. Meanwhile, attention should be paid to the issues of brittleness and hysteresis occurring during phase transitions.
Key words : half-heusler alloys; room-temperature magnetic refrigeration materials; crystal structure; magnetic properties
1前言
随着全球范围内对氟利昂制冷剂的全面禁用，磁制冷技术越来越受到人们的关注。与传统的压缩机制冷技术相比，慈制冷技术具有单位制冷效率高、能耗小、无噪音、工作频率高、寿命长以及无环境污染等独特优点。磁制冷技术的应用非常广泛，从μK和mK级低温到室温及室温以上均可适用。在低温领域，磁制冷技术在制取液氮、液氮，特别是绿色能源液氢方面有较好的应用前景；在高温特别是近室温领域，磁制冷在汽车空调，家用冰箱、空调及超市食品冷冻等方面有广鲷的应
收稿日期：2012-01-05
基金项目：科技部973项目（2012CB619405）作者简介：刘鑫，男，1984年生，博士
通信作者：高建荣，男，1970年生，教授，博士生导师
用前景和巨大的市场潜力。目前低温区域的磁制冷技术已经比较成熟，但在高温区域特别是近室温范围内的磁制冷技术还处于实验室探索阶段。由于磁制冷机械的性能在很大程度上取决于磁制冷工作介质的磁热效应，国内外的研究都集中在探索和开发在低场下具有强磁热效应的室温磁制冷材料方面。半哈斯勒型合金就是近些年采发现的新型磁制冷材料之一。和含有稀土元素的其它材料相比，半哈斯勒合金的组成元素都是低成本的过渡族金属，因此其工业应用前景非常看好。本文首先从结构和磁性能两方面介绍这类合金的研究进展，然后，对今后的研究方向做了一些展望。
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半哈斯勒型合金的晶体结构
目前，研究比较广泛的半哈斯勒磁制冷合金包括
Co基、Ni基和Fe基3类（表1）。这3类合金的品体结