Page 42 - 理化检验-物理分册2024年第三期

王新明, 等: 磁相变材料热膨胀与磁致伸缩效应测试

260~330K 。试样在降温过程中, 原子的非简谐振

动会使材料表现出正常的热胀冷缩, 然而当温度降
低至居里温度时, 试样性能由顺磁性变为铁磁性, 即
发生了巡游电子变磁转变, 这个过程中磁有序导致
的磁致伸缩作用抵消了材料原子非简谐振动引起的
热胀冷缩, 当磁致伸缩作用继续增大时, 材料表现出
反常的热缩冷胀, 即发生了负热膨胀。

试样dM / dt与温度的关系曲线
图 5 LaFe 11 Co 0.8 Si 1.2
为 99.999% ) 的热膨胀系数, 并与美国国家标准与
技术研究院( NIST ) 发表的 Cu 热膨胀系数进行对
比, 评估采 用 应 变 片 法 测 试 材 料 热 膨 胀 性 能 结 果

的准确度。在温度为 80~400K 的条件下对无氧
铜的热膨 胀 性 能 进 行 测 试, 结 果 如 图 6 所 示。 由
图 6 可知: 测试结果与 NIST 结果基本重合。无氧
试样的热膨胀性能测试结果
铜的热膨 胀 系 数 测 试 结 果 如 表 1 所 示, 以 293 K 图 7 LaFe 11 Co 0.8 Si 1.2
为基准温度, 将无氧铜的热膨胀系数与 NIST 结果 在负热膨胀区间, 测试 LaFe 11 Co 0.8 Si 1.2 试样磁

-7 -1 , 最 大 偏 差 致伸缩 曲 线, 结 果 如 图 8 所 示, 磁 场 强 度 变 化 为
进行对比, 最 大 误 差 为 8.8×10 K

为 8.52% 。 -5.57×10 ~5.57×10 A / m , 测量温度为 260~
6
6

300K 。由图8 可知: 试样磁致伸缩系数随外加磁场
强度的 增 大 而 增 大; 相 比 其 他 测 试 温 度, 温 度 为
288K 时试样的磁致伸缩系数的变化幅度更明显;

当外磁场强度为 ±5.57×10 A / m 时, 试样的磁致
6
伸缩系数达到 1763.05×10 , 而且未达到饱和, 磁

-6
致伸缩性能曲线仍有上升的趋势。
图 6 无氧铜的热膨胀性能测试结果

表 1 无氧铜的热膨胀系数测试结果 10 -6 K -1
实测值 NIST 结果 差值
温度 / K
80 8.58 8.21 0.37
100 11.02 10.33 0.88
130 13.35 12.63 0.72
160 14.88 14.09 0.79
试样的磁致伸缩曲线
图 8 LaFe 11 Co 0.8 Si 1.2
200 15.74 15.18 0.56
250 15.83 15.98 0.15
3 结论
293 16.64 16.54 0.10
300 16.69 16.61 0.08
( 1 )在 PPMS 设备上, 依据电阻应变片测试原
400 17.27 17.58 0.31
理, 对温度为 80~350K 的磁相变材料进行热膨胀
试样进 行 热 性能测试, 并分析了低温强磁场环境下, 磁相变材料
利用上述方法对 LaFe 11 Co 0.8 Si 1.2
膨胀 性 能 测 试, 结 果 如 图 7 所 示。 由 图 7 可 知: 的磁致伸缩效应, 建立了一套表征磁相变材料热膨
试 样 热 膨 胀 量 随 温 度 的 降 低 而 增 胀性能与磁致伸缩效应的测试方法。
LaFe 11 Co 0.8 Si 1.2
加, 发生 了 负 热 膨 胀 现 象, 负 热 膨 胀 温 区 宽 度 为 ( 下转第 37 页)
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