1.目的及意义

在氟利昂被蒙特利尔协议限制使用之后，氟利昂型制冷剂将逐步退出市场。虽然之后出现的新的气体制冷剂相继问世并已进入商品化生产（如HFC-134a）并且不会对地球臭氧层产生破坏，但是传统的空压制冷会产生温室气体，对环境产生危害，仍不是能够长久使用的技术。

由于制冷行业技术的变革，新型磁制冷技术成为了近些年研究的热点。磁制冷技术即利用磁制冷材料所具有的磁热效应(材料随着外加磁场的变化出现的吸热或放热的现象^[1])进行制冷。相对于传统的蒸汽压缩冷却技术，磁制冷技术不会产生任何气体，因此不会造成温室效应，具有传统制冷技术所不具备的环保性^[2][3]。而研制具有大的磁热效应的材料，是磁制冷技术的关键一环^{[4] [5]}。

具有巨磁热效应的室温磁制冷材料，如Gd₅(Si_XGe_1-X)₄^[6]、MnFeP_1-xSi_x^[7]、Mn₃GaN^[8]、MnCoGe^[9]和Ni-Mn-Ga^[10-12]的发现，推动了磁制冷技术的发展。其中，Ni-Mn-Ga铁磁形状记忆合金依靠磁场驱动孪晶界或相界面的运动引起马氏体相变重组，从而产生大的磁熵变^[11]。据报道，在0 - 50 kOe，Ni_55.4Mn_20.0Ga_24.6单晶在相变温度附近，其等温磁熵变数值可高达-86 J/(kgK)^[12]。然而由于材料中含有昂贵的Ga，并且材料比较脆，具有不易加工等缺点，限制了它的应用。20世纪七八十年代，国际上不少小组都对正分配比的Ni-Mn-Z（Z= In, Sn, Sb）进行过系统的研究^[13-17]，然而这些材料并没有显现出与Ni-Mn-Ga类似的马氏体相变的现象。经过人们的不断的调整Ni-Mn-Z的比例，2004 年日本东北大学Sutou 等人发现拥有马氏体相变的 Ni₅₀Mn_25-xZ_x (Z=In, Sn, Sb)合金，他们通过掺入过量的Mn原子后，完好得保留了 Ni₅₀Mn_25-xZ_x (Z=In, Sn, Sb)合金的L21结构^[18]。该类合金不仅在降温过程中观察到了马氏体相变，并且合金的马氏体相变还可以用磁场诱导来获得，而磁场诱导的马氏体相变至今还没在Ni-Mn-Ga中获得。

利用这种特性，可以实现可逆的吸放热过程。并且这个过程只需磁场的改变即可进行，因此与传统的利用气体压缩膨胀制冷方式，通过在真空中的绝热膨胀引起温度变化的不可逆过程相比，磁制冷是由可逆过程构成的循环，因此磁制冷的效率更高。同时磁制冷还具有熵密高、体积小、结构简单、噪音小及功耗低等优点。

近几年，国内一些学者也对Ni-Co-Mn-Sn等合金做出了相应的研究。研究表明，合金马氏体相变温度受Mn-Mn间距所调控，因此可以通过元素的替换来改变Mn-Mn间距，从而控制合金的工作温度。此外，研究发现通过改变Mn和X(X = In、Sn、Sb)的比例，可连续调节Ni-Mn-X(X = In、Sn、Sb)的相变温度^[19-21]，且伴随磁性形状记忆效应^[22,23]、磁电阻效应^[24,25]等其他物理现象。

本项目中，我们将通过利用小半径的Al掺杂替代Ni-Co-Mn-Sn Heusler合金中的Sn元素得到Ni-Co-Mn-Sn-Al Heusler合金，并研究其物相及磁性能。希望能够得到一种更加高效、低耗、无污染的新型磁制冷材料。

2. 研究的基本内容与方案

2．研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1 基本内容

1.研究Al掺杂对于Ni-Co-Mn-Sn Heusler合金物相的影响。