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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 功能材料 » 专题&原创 » 磁制冷材料的种类及其制备方法大讨论
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mjx150

荣誉版主 (正式写手)

[交流] 磁制冷材料的种类及其制备方法大讨论

磁制冷材料的种类及其制备方法大讨论



磁制冷材料又称磁热材料，是基于材料在外加磁场中磁矩变化而产生吸放热的现象来实现制冷的，据称前景很客观。自从1976年Brown实现了室温制冷后，对其研究就广泛化了，从性能最好的Gd到巨磁热效应的Gd-Si-Ge(5:4)合金、La-Fe-Si(1:13)合金、Mn基合金，还有性价比很高的Gd基非晶合金，但这些合金对于磁热的应用都或多或少的存在问题......磁热材料好像已经出现了瓶颈，而我们即是要聚在一起探讨各个合金体系的优缺点，包括测试的优缺点、建议等，以期整理出磁热材料的性能集合、前景和展望



要求：论述各种磁制冷材料的性能、制备方法、应用化前景等


奖项对于精彩的回帖给予BB奖励，以及申请FPI


PS：也可以提出好的建议，比如性能的测试方法等；也可以阐述研究过程中遇到的实验困难或者理论疑惑的地方。

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1楼2013-11-25 13:14:16
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nono2009

超级版主 (文学泰斗)
★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
mjx150: 金币+1, 欢迎交流 2013-11-25 22:34:26
非常好。期待从活动中学习
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3楼2013-11-25 13:32:55
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穿越千年

版主 (著名写手)
★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
送红花一朵
mjx150: 金币+1 2013-11-26 14:11:43
我对磁性材料不太了解，过来学习学习，一般这种学术活动贴很难办，大家都不想花时间写一些总结，我那个帖子就自己一个人写了一些就沉了。。。
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15楼2013-11-26 12:14:30
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wbcui

至尊木虫 (知名作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
27楼: Originally posted by mjx150 at 2013-11-28 10:47:31
目前应该是加Co的效果是最好的之一吧。。。...

必然伴随磁化强度降低嘛

这是肯定的
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29楼2013-11-28 09:55:22
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ifwdresden

铜虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
31楼: Originally posted by mjx150 at 2013-12-01 00:38:53
能否再详细讲讲，为什么没有较大的绝热温变就无法与流体热交换...

因为制冷机的磁床冷热两端要形成温度梯度分布，水从热端到冷端也是有温度梯度的，这个磁制冷机中的实际温差与直接方法测量到的绝热温变几乎可以等同。非晶的温变只有不到1度，你想想这1度的温度梯度，水流怎么能带走MCE产生的热量？即使理论上有这种热量交换的可能性，也被系统的能量耗散（比如水的pressure drop）给抵消了。所以光说RCP根本没有意义，要在较大的绝热温变基础上，才能提制冷能力。现在连非晶磁制冷的大牛Franco都承认自己只是搞物理的，理想化模型和实际工程相去甚远，不信你问问他，vfranco@us.es，呵呵
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32楼2013-12-01 09:21:02
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fengshutong

新虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
请问楼主和各位大哥，磁制冷材料专业难学吗？怎么听起来像凝聚物理  还有毕业后不读博是不是很难找到工作   哭求大家解答啊

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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38楼2014-04-03 16:10:04
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daomuge

金虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
磁制冷，我硕士研究生就是做的磁制冷材料的研究。师从特古斯教授。目前也在想做材料方向博士。
作了三年磁制冷材料，感觉该领域需要解决的难题挺多，就单单材料选择方面就难题很多，所以磁制冷大规模应用还有很长的路要走。
如果磁制冷未来，能在室温区得到（像在低温区的应用）应用，那必将产生很大的效益。
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40楼2014-08-22 21:18:40
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sjtxmc

金虫 (小有名气)
很好
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6楼2013-11-25 17:55:56
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wbcui

至尊木虫 (知名作家)
★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
mjx150: 金币+5 2013-11-25 22:33:56
磁制冷材料基本分为以下几类：

1. MnFe（P,As)基，也就是以Fe2P结构为基，其他元素替代，
2. MnAs基，
3. La（Fe，Si）基稀土铁的1:13相，Fe可以用Si，Al，Co替代，并可以渗氢作为间隙原子
4. （La，Ca）MnO3为代表的钙钛矿氧化物
5 RFe2基laves相金属间化合物，R为稀土元素
6  Ni-Mn基、具有马氏体相变的材料，比如Ni-Mn-Ga, Ni-Mn-Sb, Ni-Mn-Sn等
7 稀土基非晶材料，这类没有比较显著的代表性材料，相变温度都在室温一下，在液氮温度-150K之间

还有其他磁制冷方面的材料，不过类别都比较小，比如RMn6Fe6的，Mn5Si3的，都是比较小的类别。
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7楼2013-11-25 21:41:46
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mjx150

荣誉版主 (正式写手)
引用回帖:
7楼: Originally posted by wbcui at 2013-11-25 21:41:46
磁制冷材料基本分为以下几类：

1. MnFe（P,As)基，也就是以Fe2P结构为基，其他元素替代，
2. MnAs基，
3. La（Fe，Si）基稀土铁的1:13相，Fe可以用Si，Al，Co替代，并可以渗氢作为间隙原子
4. （La，Ca）MnO3 ...

Mn基的那些材料，磁熵变确实好大，但是滞后效应也很明显，目前对滞后的问题是重视但是束手无策。
La-Fe-Si确实是很好的材料，滞后效应也有办法控制。
（La，Ca）MnO3为代表的钙钛矿氧化物应用前景不大
RFe2基laves相金属间化合物，R为稀土元素，金属间化合物材料主要还有RAl2、RCo2等材料。
稀土非晶材料还是很不错的，转变温度也有200多K的，这类材料中也不乏磁熵变堪比纯Gd的材料，如Gd-Co系非晶。其制冷量也高于Gd。
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8楼2013-11-25 22:46:23
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wbcui

至尊木虫 (知名作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
8楼: Originally posted by mjx150 at 2013-11-25 23:46:23
Mn基的那些材料，磁熵变确实好大，但是滞后效应也很明显，目前对滞后的问题是重视但是束手无策。
La-Fe-Si确实是很好的材料，滞后效应也有办法控制。
（La，Ca）MnO3为代表的钙钛矿氧化物应用前景不大
RFe2基la ...

稀土非晶材料是最没前途的，谁会吧成本高的稀土做成磁制冷？此类磁制冷的工作温区基本在200k一下，不在室温，而且，非晶的磁化强度肯定比对应晶体的磁化强度低，磁熵变也会变小。而且，稀土磁距排列与3d金属磁距排列一般都是反平行，被抵消一部分，所以磁距会变小的。
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9楼2013-11-26 00:57:32
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jinwei331

至尊木虫 (文坛精英)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
………………………………
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10楼2013-11-26 06:54:46
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丿花落丶小兔

铁杆木虫 (知名作家)
祝 一切顺利哦
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13楼2013-11-26 08:36:24
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mjx150

荣誉版主 (正式写手)
引用回帖:
9楼: Originally posted by wbcui at 2013-11-26 00:57:32
稀土非晶材料是最没前途的，谁会吧成本高的稀土做成磁制冷？此类磁制冷的工作温区基本在200k一下，不在室温，而且，非晶的磁化强度肯定比对应晶体的磁化强度低，磁熵变也会变小。而且，稀土磁距排列与3d金属磁距排 ...

没有啊，有200K以上的，现在在室温附近的材料很少了，都是要调节的，稀土基非晶的转变温度区域可调，这是最大的优势。晶体材料的磁熵变除一级相变外材料外，其磁熵都是很小的，而一级相变材料的热滞和磁滞比较大，无法具体应用。金属间材料的前途才是比较渺茫的
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14楼2013-11-26 09:42:47
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踏痕

木虫 (正式写手)
★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
mjx150: 金币+1, 谢谢支持 2013-11-26 14:12:50
不了解，过来学习一下！
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18楼2013-11-26 12:38:37
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mjx150

荣誉版主 (正式写手)
引用回帖:
15楼: Originally posted by 穿越千年 at 2013-11-26 12:14:30
我对磁性材料不太了解，过来学习学习，一般这种学术活动贴很难办，大家都不想花时间写一些总结，我那个帖子就自己一个人写了一些就沉了。。。

是啊，想搞大众一点，又觉得不符合版面要求，想学术一点大家就不怎么回了
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19楼2013-11-26 14:12:40
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wbcui

至尊木虫 (知名作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
14楼: Originally posted by mjx150 at 2013-11-26 10:42:47
没有啊，有200K以上的，现在在室温附近的材料很少了，都是要调节的，稀土基非晶的转变温度区域可调，这是最大的优势。晶体材料的磁熵变除一级相变外材料外，其磁熵都是很小的，而一级相变材料的热滞和磁滞比较大， ...

相反，金属间化合物基的才俩最有前途。
谁会用Gd这类稀土做磁制冷工质？成本是个问题。

只是，相对于其他制冷方式，磁制冷没啥优势。
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20楼2013-11-26 14:39:06
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wbcui

至尊木虫 (知名作家)
★ ★ ★ ★ ★
mjx150: 金币+5 2013-11-28 09:33:43
引用回帖:
14楼: Originally posted by mjx150 at 2013-11-26 10:42:47
没有啊，有200K以上的，现在在室温附近的材料很少了，都是要调节的，稀土基非晶的转变温度区域可调，这是最大的优势。晶体材料的磁熵变除一级相变外材料外，其磁熵都是很小的，而一级相变材料的热滞和磁滞比较大， ...

相反，金属间化合物基的才俩最有前途。
谁会用Gd这类稀土做磁制冷工质？成本是个问题。

只是，相对于其他制冷方式，磁制冷没啥优势。
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21楼2013-11-26 14:39:16
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chunyu14

新虫 (初入文坛)
★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
mjx150: 金币+5 2013-11-28 09:33:37
引用回帖:
9楼: Originally posted by wbcui at 2013-11-26 00:57:32
稀土非晶材料是最没前途的，谁会吧成本高的稀土做成磁制冷？此类磁制冷的工作温区基本在200k一下，不在室温，而且，非晶的磁化强度肯定比对应晶体的磁化强度低，磁熵变也会变小。而且，稀土磁距排列与3d金属磁距排 ...

楼主此言差矣！我正在努力提高工总温度中！目前还是小有成效。。。
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23楼2013-11-28 09:28:58
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mjx150

荣誉版主 (正式写手)
引用回帖:
23楼: Originally posted by chunyu14 at 2013-11-28 09:28:58
楼主此言差矣！我正在努力提高工总温度中！目前还是小有成效。。。...

这个温度我已经提高到220K了，但是磁熵变降下来了
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24楼2013-11-28 09:33:24
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chunyu14

新虫 (初入文坛)
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mjx150: 金币+5 2013-11-28 09:48:39
制备方法就是熔炼 甩带 热处理。。。
磁制冷材料的种类及其制备方法大讨论
磁制冷.jpg
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25楼2013-11-28 09:35:11
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wbcui

至尊木虫 (知名作家)
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小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
23楼: Originally posted by chunyu14 at 2013-11-28 10:28:58
楼主此言差矣！我正在努力提高工总温度中！目前还是小有成效。。。...

祝你好运！

我想你提高温度的方法主要还是靠添加Co、Fe一类的磁性元素吧？
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26楼2013-11-28 09:35:35
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mjx150

荣誉版主 (正式写手)
引用回帖:
26楼: Originally posted by wbcui at 2013-11-28 09:35:35
祝你好运！

我想你提高温度的方法主要还是靠添加Co、Fe一类的磁性元素吧？...

目前应该是加Co的效果是最好的之一吧。。。
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27楼2013-11-28 09:47:31
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mjx150

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引用回帖:
25楼: Originally posted by chunyu14 at 2013-11-28 09:35:11
制备方法就是熔炼 甩带 热处理。。。

磁制冷.jpg

常规方法就这几种了，还有球磨、溶胶法，不过溶胶法已经不怎么用了
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28楼2013-11-28 09:49:44
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ifwdresden

铜虫 (小有名气)
★ ★ ★ ★ ★ ★
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mjx150: 金币+5 2013-12-01 00:39:00
这个讨论很有意思，如果一种磁制冷材料没有较大的绝热温变，比如与纯Gd相当，就无法与换热流体进行热交换，所以在实际中是没有用途的。从这个意义上说，现在报道的非晶合金根本无法用起来。
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30楼2013-11-30 23:32:35
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mjx150

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引用回帖:
30楼: Originally posted by ifwdresden at 2013-11-30 23:32:35
这个讨论很有意思，如果一种磁制冷材料没有较大的绝热温变，比如与纯Gd相当，就无法与换热流体进行热交换，所以在实际中是没有用途的。从这个意义上说，现在报道的非晶合金根本无法用起来。

能否再详细讲讲，为什么没有较大的绝热温变就无法与流体热交换
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31楼2013-12-01 00:38:53
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mzhyan

至尊木虫 (文坛精英)
blessing
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34楼2013-12-01 11:06:46
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bbeerrss

禁虫 (知名作家)
★ ★ ★ ★ ★ ★
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mjx150: 金币+5 2013-12-01 12:37:57
本帖内容被屏蔽
35楼2013-12-01 11:47:14
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mjx150

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32楼: Originally posted by ifwdresden at 2013-12-01 09:21:02
因为制冷机的磁床冷热两端要形成温度梯度分布，水从热端到冷端也是有温度梯度的，这个磁制冷机中的实际温差与直接方法测量到的绝热温变几乎可以等同。非晶的温变只有不到1度，你想想这1度的温度梯度，水流怎么能带 ...

我以前联系过Franco,西班牙塞维亚大学的，今年他到广州来，还邮件联系过。他确实是做了很多物理计算。非晶的温变只有不到一度？这个是和非晶的结构有关吗？我对非晶的性能特点了解的不是很清楚，能不能推荐几本书看看
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36楼2013-12-01 12:37:32
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mjx150

荣誉版主 (正式写手)
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35楼: Originally posted by bbeerrss at 2013-12-01 11:47:14
磁作为光电热等能源研究开发末期的新能源，大家对他的认识还不是很深刻，现在磁作为化学反应场和质量疾病的手段都有很多研究，但真正应用的好像比较少，以前我做过一段磁场的调研，但发现磁场要放大到一定的规模和场 ...

磁学的现代理论知识还很欠缺，以后会有更好的发展。
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37楼2013-12-01 12:38:41
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樊金波

铜虫 (小有名气)
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关于磁致冷材料的制备方法，进来的文章很多，在APL上，搜搜看！
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39楼2014-05-14 13:59:57
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daomuge

金虫 (小有名气)
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我研究生时，样品的制备用了，真空球磨Mn基材料和熔炼了MnCoGe。
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41楼2014-08-22 21:21:15
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hl0818

金虫 (小有名气)
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引用回帖:
40楼: Originally posted by daomuge at 2014-08-22 21:18:40
磁制冷，我硕士研究生就是做的磁制冷材料的研究。师从特古斯教授。目前也在想做材料方向博士。
作了三年磁制冷材料，感觉该领域需要解决的难题挺多，就单单材料选择方面就难题很多，所以磁制冷大规模应用还有很长的 ...

请问你难道主要是哪些方面？
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42楼2014-11-04 20:23:24
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一袭征袍

铁虫 (初入文坛)
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41楼: Originally posted by daomuge at 2014-08-22 21:21:15
我研究生时，样品的制备用了，真空球磨Mn基材料和熔炼了MnCoGe。

请问这位大神，你得到的MnCoGe具体性能怎么样？
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43楼2014-12-29 21:57:31
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小狼SSA

银虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
问下这领域目前有哪些牛人
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44楼2016-02-28 13:22:31
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屯田大将军

铁虫 (小有名气)
送红花一朵
谢谢楼主！！！
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45楼2018-02-05 11:55:27
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zhugeliuyun1

金虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
Gd基非晶合金我博士就已经把居里温度提高到292K啦，在峰值附近还有一个30到50K的平台区
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46楼2019-08-19 10:00:55
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