- 文献综述（或调研报告）：
稀土基非晶合金的磁热效应
前言：
传统气体压缩制冷技术的发展与应用因其低能效与环境危害性而大为受限。发展绿色清洁与高效节能的新兴制冷技术刻不容缓。磁制冷技术，作为一种兼具高效节能与绿色环保优良特性的新兴制冷技术，正受到越来越广泛的关注。磁制冷是一种利用磁性材料的磁热效应来实现制冷的新技术，所谓磁热效应是指外加磁场发生变化时磁性材料的磁矩有序排列发生变化，即磁熵改变，导致材料自身发生吸、放热的现象。在无外加磁场时，磁性材料内磁矩的方向是杂乱无章的，表现为材料的磁熵较大；有外加磁场时，材料内磁矩的取向逐渐趋于一致，表现为材料的磁熵较小。磁制冷工质作为磁制冷技术的关键部分，其磁热性能在很大程度上决定了磁制冷技术的效率。因此，开展对具备优异磁热性能的磁热材料的探寻与对磁热效应物理机制的探索，具有重要的社会意义与科学意义。磁热效应的衡量参数主要为等温磁熵变和绝热温变，在实际应用中，磁制冷能力往往也作为衡量指标之一。
优良的磁制冷工质通常应具备大的磁热效应、低磁滞与热滞和高电阻率等特性，而典型的晶体磁热材料，如MnFePAs(Ga)，GdSiGe，LaFeSi等体系，基于一级相变，虽然在居里温度附近具有高的磁熵变，但相变温区较窄，且伴随大的磁滞与热滞损耗。相比之下，具有二级相变特征的非晶磁热材料，因其原子结构的无序性而显现出宽磁转变温区，低磁滞损耗与高电阻率等诸多优点。其中，稀土基非晶合金由于普遍具有较大磁矩，可有效提高磁熵变而获得广泛开发和研究，其复杂的电子结构及伴随的丰富多样的电学和磁学性能，也为相关研究工作赋予更丰富的内涵。
正文：
1．稀土基材料成分设计
近十几年来，稀土基非晶磁热材料在成分探索与体系开发上取得了很大进展
2006年,Luo等人报道了Gd33Er22Al25Co20。大块非晶合金,得到了直径为3mm的非晶棒材,居里温度在52K,并且随掺入元素含量不同,居里温度还可以在10K~100K范围内可调,5T下磁熵变也可以达到9.47Jkg-1K-1。此后,人们通过用调节不同元素的百分比和元素掺杂的手段,获得了更多的三元或四元稀土基合金,例如 Tb55Co20Al25，Er50Y6Co20Al24, Dy50Gd7Co20A123, Ho36Dy20A124Co20。2016年,Shen等人报道了通过融抽法制备的Gd50 5x Al30-5x Co20纳米晶/非晶双相微丝,5T下的磁熵变达到9.7kg-1K-1,绝热温变达到52K,制冷能力达到654Jkg-1,这项工作有助于双相微丝在磁制冷方面的应用。另外,Huo等人报道了具有高磁热效应的五元稀土基高熵块体非晶合金Ho20Er20Co20Al20RE20如(RE=Gd,Tb和Tm)和Gd20Tb20Dy20M20Al20(M=Co,Fe和Ni),为稀土基磁制冷材料的研究带来新的思路。值得注意的是,这些合金的居里温度一般都在100K以下,远远低于室温。由于从Fe(3d6)到Ni(3d8)原子3d原子数的增加导致磁交换作用的减弱,进而导致交换能的降低,造成Tc的降低。由此可以通过用Fe元素替换Co和元素,可以有效地提高合金的居里温度,使其向室温方向移动通过这种方法,获得了Gd55Co18Al24Si1Fe2、 Gd71Fe3Al26和 Gd65Fe20Al15等非晶合金。在RE-TM-A1三元合金中添加小原子B和Si还可以进一步改善非晶合金的综合性能,例如Gd65Fe20Al15-xBx非晶合金中B能够有效的提高体系的热稳定性, Gd55 Co20Al25-xSix合金中2at.%Si的添加可以将非晶形成能力从2mm提高到5mml1。这些非晶合金都具有良好的非晶形成能力,较大的磁熵变值和较大的磁制冷能力。
2．调节磁热效应研究现状
近十几年来，稀土基非晶磁热材料在成分探索与体系开发上取得了很大进展，不同Gd、Tb、Dy、Tm、Ho基金属玻璃体系均发现大的磁热效应，在5T外场变化下最大磁熵变可以17Jkgminus;1Kminus;1，而且人们对于成分调制，热处理，氢化等对磁热效应的影响做了大量研究.
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