一种稀土-铁基磁致冷材料的快凝制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103627954103627954A(43)申请公布日2014.03.12(21)申请号201310636166.8(22)申请日2013.12.03(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人崔熙贵崔承云程晓农许晓静(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人汪旭东(51)Int.Cl.C22C38/10(2006.01)C22C38/12(2006.01)B22D11/06(2006.01)C21D1/26(2006.01)C21D6/00(2006.01)权利要求书1页权利要求书1页说明书4页说明书4页(54)发明名称一种稀土-铁基磁致冷材料的快凝制备方法(57)摘要本发明公开了一种稀土-铁基磁致冷材料的快凝制备方法，涉及磁致冷材料的制备技术。其主要步骤为：1)按照磁致冷材料成分称量各元素原料，将其混合；2)将混合原料放入真空沉积炉中进行熔炼，反复熔炼后进行喷射沉积成形，获得稀土-铁基合金快凝坯件；3)将稀土-铁基合金快凝坯件在真空或保护气氛下进行短时退火，淬火后获得NaZn13型单相磁致冷材料。本发明制得的稀土-铁基磁致冷材料成分均匀，晶粒细小，固溶度高，显微偏析少，显著提高了其磁热性能。本发明工艺过程简单，退火时间短，易于操作，制备效率高，适合于大规模批量化生产。CN103627954ACN103627954ACN103627954A权利要求书1/1页1.一种稀土-铁基磁致冷材料的快凝制备方法，其特征在于，采用喷射沉积快凝成形技术与短时退火相结合的复合工艺快速制备成分均匀、晶粒细小的NaZn13型单相稀土-铁基磁致冷材料，显著提高其磁热性能；其步骤为：A)按照磁致冷材料成分称量各元素原料，将其混合；B)将混合原料放入真空沉积炉中进行熔炼，反复熔炼3-6次后进行喷射沉积成形，获得稀土-铁基合金快凝坯件；C)将稀土-铁基合金快凝坯件在真空或保护气体下进行短时退火，淬火后获得NaZn13型单相磁致冷材料。2.根据权利要求1所述的一种稀土-铁基磁致冷材料的快凝制备方法，其特征在于，所述步骤A)中的磁致冷材料成分的原子百分比为La1-aREa(Fe1-cMc)13-b(Si1-dXd)bZe，其中，0.01≤a≤0.5，0.65≤b≤2.6，0.01≤c≤0.1，0.01≤d≤1，0.01≤e≤1.6，RE为稀土金属元素La、Ce、Pr、Nd、Gd、Y、Dy、Tb、Ho、Er中的一种或几种；M为过渡金属元素Co、Ni、Mn、Cr、Cu、Zn、Ti、V、Zr、Nb中的一种或几种，X为其他金属元素Al、Ga、Sn、Ge中的一种或几种，Z为非金属元素C、B中的一种或两种。3.根据权利要求1所述的一种稀土-铁基磁致冷材料的快凝制备方法，其特征在于，所述步骤B)中的喷射沉积成形参数为：雾化介质为纯度大于99.99%的氩气、氦气或氮气，雾化压力为1-3MPa，雾化温度为1600-1800℃，沉积盘旋转速度为10-50rpm，沉积盘下降速度为1-8mm/s，沉积距离为300-600mm。4.根据权利要求1所述的一种稀土-铁基磁致冷材料的快凝制备方法，其特征在于，所述步骤C)中的短时退火处理参数为：温度为950-1100℃，时间为0.5-6h。5.根据权利要求1所述的一种稀土-铁基磁致冷材料的快凝制备方法，其特征在于，所述步骤C)中的淬火介质为冰水或液氮。2CN103627954A说明书1/4页一种稀土-铁基磁致冷材料的快凝制备方法[0001]技术领域[0002]本发明涉及磁致冷材料制备技术领域，特指一种稀土-铁基磁致冷材料的快凝制备方法。背景技术[0003]磁致冷是一种具有高效、节能、环保等特点的新型绿色致冷技术，具有广阔的应用前景，随着磁致冷技术的发展，其将取代传统的气体压缩致冷技术。磁致冷是通过磁致冷材料来实现的，所以磁致冷材料的发展对于磁致冷技术的应用至关重要。[0004]La(Fe1-xSix)13是发现的重要室温磁致冷材料之一，其具有磁熵变可控、居里温度可调、成本低等优势，在近室温的温区具有巨大的应用潜力。La(Fe1-xSix)13具有NaZn13型立方晶体结构，呈铁磁性，在居里温度附近具有巨磁热效应。磁热效应是材料的内禀性能，主要通过等温磁熵变△Sm和绝热温变△Tad两个指标来评价。通过成分调整，能够显著提高其磁热性能，并将其居里温度Tc调至室温。然而，目前限制其实际应用的关键问题是La(Fe1-xSix)13基化合物制备比较困难。[0005]具有NaZn13型晶体结构的La(Fe1-xSix)13相是通过包晶反应生成的，因此，难以通过平衡凝固来获得。为此，人们对其制备工艺进行