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In this work, we have developed a new double ring concentric rotating magnet type room temperature magnetic refrigeration system with high efficiency and compact structure as the design focus. The whole machine space size is about 720 mm×440 mm×230 mm. The doublelayer concentric nested Halbach magnet group is adopted, and the magnetic field intensity at the magnet axis is between 0.18 T and 1.72 T. The filling length, filling weight, and diameter of the filling working medium Gd ball of the active magnetic regenerator are 120 mm, 440 g and 0.375∼0.5 mm respectively, and the heat exchange fluid is an alkaline solution with pH=8. Based on this system, we have conducted comparative experiments on the timing strategies of 100%, 80% and 60% of the flow time ratio, respectively. The maximum no-load temperature span of the system reaches 20.2 K, under the working conditions of 80%, 0.84 and 0.35 Hz in the proportion of flow time, utilization factor, and operating frequency, respectively. It is worth noting that when the utilization factor is selected as 1.26 and the operating frequency is 0.35 Hz, the system obtains a large cooling capacity of 60 W and 80 W under different temperature spans of 10.8 K and 5.2 K, respectively. © 2022, Science Press. All right reserved.

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Room temperature magnetic refrigeration Refrigeration temperature span Magnetic refrigeration system Refrigerating capacity Percentage of flow time

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本文以高效、紧凑为设计重点，研制了一台新型双层同心旋转磁体式室温磁制冷系统，整机空间尺寸约720 mm×440mm×230 mm。系统采用双层同心嵌套式Halbach磁体组，磁体轴心处可获得0.18～1.72 T的磁场强度；主动磁回热器的填充长度为120 mm，填充工质为Gd球(直径0.375～0.50 mm)，填充质量440 g；换热流体为pH=8的碱性溶液。基于该实验装置，开展了不同流动时间占比(100%,80%,60%)工况下实验研究。其中，在利用系数为0.84与运行频率为0.35 Hz时，流动时间占比80%的时序获得最大无负荷制冷温跨20.2 K。在利用系数为1.26和运行频率为0.35 Hz时，室温磁制冷系统在10.8 K制冷温跨下获得60 W的制冷量，并在5.2 K的制冷温跨下获得最大制冷量80 W。

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制冷量 流动时间占比 整机系统 制冷温跨 室温磁制冷

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在向绿色可持续发展目标迈进的过程中,能效比低且排放温室气体的传统气体压缩制冷技术面临较大环保压力。基于磁热效应的磁制冷技术绿色而高效,是新型固态制冷领域中具有较大实用化潜力的一种。磁制冷技术的核心是寻找成本低廉、无毒害、制冷区间大以及制冷效率高的制冷工质材料。近年来,具有马氏体相变的MM′X型化合物由于其较宽的相变调节温区和较高的磁热效应而颇受关注,成为磁致冷材料领域内研究的热点之一。国内外学者在优化MM′X体系性能及通过不同方式实现其磁结构耦合方面已经取得了令人瞩目的成果。将在简要回顾MM′X体系发展历程的基础上,着重介绍几个新的研究动向,包括双晶位掺杂调节相变、稀土元素替代、引入d-d杂化...

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马氏体相变 磁致冷材料 磁热效应 MM′X化合物 磁结构耦合

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一种通过控制共价键的长度来调控具有一级相变磁制冷材料磁热性能的方法涉及磁热领域，本发明可以通过控制共价键的长度来调节具有一级相变磁制冷材料的居里温度(TC)及由于一级相变产生的热滞(ΔThys)。该方法操作简单、便捷且有效，通过调整元素配比或掺杂其他元素影响共价键长度，从而使材料的磁热性能发生改变。这为今后研究磁制冷材料设计组分、提高磁热性能提供一个有效的途径。

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本发明涉及一种具有大磁熵变和宽工作温区的Mn5Ge3/(Mn, Fe)5Ge3类单晶异质结室温磁制冷材料及其制备工艺。以单质Mn、Fe、P、Ge和Sn为原材料，按照Mn2‑xFexP1‑yGeySn12(0.80≤x≤0.90, 0.20≤y≤0.26)的成分配比将原材料混合并封装在充入Ar气的石英管中，经过高温保温、缓慢降温、倾倒熔融金属Sn以及酸洗分离等过程，首次成功制备出了直径约为100～300μm、长度最大可达1cm的针状Mn5Ge3/(Mn, Fe)5Ge3类单晶异质结室温磁制冷材料。该室温磁制冷材料具有大磁熵变、宽工作温区、大制冷能力以及无需后续加工且耐酸腐蚀等优点，可直接用做室温磁制冷工质。

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一种镧铁硅/钆复合磁制冷材料及其制备工艺，属于磁性功能材料中的磁制冷材料领域。以金属Gd颗粒作为起到粘结效果的第二种磁制冷材料，与La‑Fe‑Si系合金通过热压烧结获得具有高强度和高性能的La‑Fe‑Si/Gd复合磁制冷材料、其制备方法和材料用途。由于La‑Fe‑Si系合金和Gd都是性能优良的磁制冷材料，而其力学性能互补。通过Gd单质颗粒的添加不仅使La‑Fe‑Si系合金的力学性有所大幅增强，而且避免了使用其它粘结剂对磁制冷性能的破坏。所得磁体具有良好的磁制冷性能，较高的强度，在实施过程中设备简单、操作简便、成本较低、易于大规模生产，经济价值高，在磁制冷领域具有重要应用意义。

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　　近些年来,基于磁热效应的室温磁制冷材料得到了广泛的关注。其中,La(Fe,Si)13基氢化物是这一研究领域的热点[1]。氢化是调节La(Fe,Si)13化合物相变温度以符合应用需求的重要手段。因此,研究La(Fe,Si)13化合物在不同压力下的吸氢过程及效果,对于理解其氢化行为及优化性能具有重要参考价值。

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La(Fe,Si)13 氢气压力 磁热效应

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MnFePGe系列化合物是一种新型的室温磁制冷材料，它绿色环保，且主要原材料锰铁磷价格低廉，因而得到了广泛的关注。本文采用机械合金化和放电等离子烧结技术制备了Mn1?2 Fe0?8 P0?74 Ge0?26化合物，并通过SEM、X?射线能谱仪（ EDS）和DSC等手段对其微观形貌、杂相分布以及磁热性能进行了研究。结果表明：该化合物存在组成元素的不均匀分布，并且在晶界处析出Fe3 Mn4 Ge6和MnO杂相。通过对Mn1?2 Fe0?8 P0?74 Ge0?26化合物进行均匀化退火处理明显改善了其晶界偏析，磁热性能得到显著提高。

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磁制冷 均匀化退火 MnFePGe 杂相

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利用机械合金化(MA)结合放电等离子烧结(SPS)技术,制备了Mn_(1.2)Fe_(0.8)P_(0.76)Ge_(0.24)磁制冷材料,并采用SEM观察烧结样品的显微组织,利用中子衍射、超导量子干涉磁强计(SQUID)、差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射(XRD)等手段对相变过程和磁热性能进行了研究.结果表明:烧结样品显微组织均匀致密,Mn_(1.2)Fe_(0.8)P_(0.76)Ge_(0.24)化合物具有六方Fe_2P型晶体结构.外加磁场和温度的变化都可以引起材料的磁热相变,即顺磁相与铁磁相之间的可逆一级相变.材料的磁熵变与相转变的程度有密切关系,随着外加磁场的增大或温度的降低,合...

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中子衍射 磁制冷材料 磁热相变过程

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利用机械合金化和放电等离子烧结技术制备了Mn2-x Fex P1-y Gey(x=0.8、0.9,y=0.2、0.24、0.26)磁制冷材料。采用XRD、中子衍射及SEM分析手段,系统研究了该系列材料的成相与球磨时间、烧结温度、烧结压力和保温时间的关系。分析了烧结样品的相结构和显微组织,发现随着烧结温度的升高杂质相逐渐减少,形成了稳定的该系列磁制冷材料的制备工艺。对不同组分Mn2-x Fex P1-y Gey合金的相变过程和磁热性能进行了分析,其中Mn1.2Fe0.8P0.74Ge0.26的居里温度为277.4K接近于室温区间,滞后为3K、熵变为21.5J/(kg·K),是一种较理想的磁制冷工...

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放电等离子烧结 室温磁制冷材料 居里温度 MnFePGe系

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