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过渡金属基Fe<,2>P型MnFeP<,1-x>As<,x>化合物具有巨磁热效应(GMCE)，为了探索适用的室温磁制冷材料，本文研究了用Si、 Ge替代As后，MnFeP<,0.75-x>Ge<,x>Si<,0.25>、MnFeP<,0.5>Ge<,0.5-x>Si<,x>系列化合物的晶体结构、相组成、居里温度、磁相变和磁热效应。并用Bean-RodbelI模型对MnFeP<,0.45>As<,0.55>化合物的磁热效应进行了理论拟合。本论文的主要工作和结果如下：
用X射线粉末衍射分析法研究了球磨过程中粉末颗粒的大小与研磨时间的关系以及退火后MnFeP<,0.6>Ge<,0.15>Si<,0.25>晶粒的大小、晶格畸变量。结果表明：在球磨过程中，颗粒久小随球磨时间的增加而变小，而半峰宽随着球磨时间的增加而增大。研究了 MnFeP<,0.75-x>Ge<,x>Si<,0.25>和MnFeP<,0.5>Ge<,0.5-x>Si<,x>系列化合物的结构、相组成、居里温度及磁熵变，发现它们都是Fe<,2>P型六角结构，其居星温度随着Ge含量的增加而增加，而且具有巨磁热效应。特别是MnFeP<,0.75-x>Ge<,x>Si<,0.25>系列化合物具有巨磁热效应(giant MCE)，其来源于化合物在居里温度附近发生的一级相变，但这些材料都有较大的热滞，不利于实际应用。为了探索更理想的室温磁制冷材料，我们研究了非化学计量比(Mn,Fe)<,1.1>P<,0.5>Si<,0.4>Ge<,0.1>系列化合物，发现非化学计量比化合物仍然保持Fe<,2>P型六角结构，过量的Mn、Fe都能降低居里温度，过量的Mn能减小热滞，而过量的Fe会使热滞增加，但磁热效应有所减小。另外，本文还用Bean-Rodbell模型拟合了MnFeP<,0.45>As<,0.55>化合物的等温磁化曲线，从而计算出其在外场下的磁熵变。理论计算结果和已有的实验结果符合的很好，并且改变外场变化和温度变化对计算结果影响不大。从而，理论计算磁熵变为研究材料的磁热效应提供了一种简便的新方法。