[發明專利]用于磁制冷的稀土-鎵材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200910091795.0
• 申請日: 2009-08-25
• 公開（公告）號: CN101996720A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 陳靜;沈保根;董巧燕;胡鳳霞;孫繼榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01F1/053
• 分類號: H01F1/053;C22C28/00;C22C1/02;C21D1/26;C21D1/74;C21D1/60;C22F1/16
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

技術領域

本發明涉及磁性材料，特別涉及一種用于磁制冷的稀土-鎵材料及其制備方法。

背景技術

傳統氣體壓縮制冷技術已廣泛應用于各行各業，但它存在制冷效率低、能耗大、破壞大氣環境等缺點。與傳統氣體壓縮制冷技術相比，磁制冷技術具有高效節能、綠色環保、運行穩定等顯著優勢，被譽為高新綠色制冷技術。磁制冷是指以磁性材料為制冷工質的一種新型制冷技術，其基本原理是借助于磁制冷材料的磁熱效應，即在等溫條件下，當磁場強度增加(磁化)時磁制冷材料的磁矩趨于有序排列，磁熵降低，向外界排熱；當磁化強度減弱(退磁)時磁矩趨于無序排列，磁熵增加，磁制冷工質從外界吸熱，從而達到制冷的目的。

通常，衡量磁制冷材料磁熱性能的參數主要是磁熵變和磁制冷能力(即RC，指在一個制冷循環中可傳遞的熱量)。按工作溫區劃分，磁制冷材料可分為低溫(15K以下)、中溫(15K-77K)和高溫(77K以上)磁制冷材料。其中，中溫區磁制冷材料因其可應用于氮氣、氫氣液化等方面而受到國內外研究機構及產業部門的極大關注。目前，在該溫區研究發現的磁制冷材料主要包括稀土元素單晶、多晶材料，如Nd，Er或Tm，及稀土金屬間化合物，如ErCo₂，DyAl₂，RCoAl(R＝Tb或Dy)，TbCoC₂或Ho₂In等，但由于上述磁制冷材料的磁制冷能力還較低，使其商業應用受到限制。

發明內容

因此，本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種磁制冷能力較高的用于磁制冷的稀土-鎵材料。

本發明的另一個目的在于提供用于磁制冷的稀土-鎵材料的制備方法。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

根據本發明的一個方面，提供一種用于磁制冷的稀土-鎵材料，該稀土-鎵材料為以下通式的化合物：RGa，其中R為Dy，Ho或Er。其中，所述稀土-鎵材料具有CrB型正交晶體結構。

根據本發明的另一個方面，提供一種用于磁制冷的稀土-鎵材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1)：按RGa化學式稱料，將R及Ga原料混合，其中R過量添加2％至4％的原子百分比，式中R為Dy，Ho或Er；

步驟2)：將步驟1)配置好的原料放入電弧爐或感應加熱爐中，抽真空至3×10^-3Pa以上，用高純氬清洗并熔煉，熔煉溫度在1500℃以上；

步驟3)：將步驟2)熔煉好的料真空退火處理，之后取出快速冷卻。

在上述技術方案中，所述步驟2)中抽真空至2×10^-3至3×10^-3Pa之間；熔煉溫度介于1500℃-1700℃之間。

在上述技術方案中，所述步驟3)中在800℃-1000℃的溫度范圍內真空退火。優選地，真空退火2至14天。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1.HoGa和ErGa的磁制冷能力分別高達455J?kg^-1和342Jkg^-1。

2.具有良好的磁、熱可逆性質。

附圖說明

以下，結合附圖來詳細說明本發明的實施例，其中：

圖1為根據本發明的實施例1的ErGa的室溫X射線衍射譜線；

圖2為根據本發明的實施例1的ErGa在低磁場下的零場降溫和帶場降溫的熱磁曲線；

圖3為根據本發明的實施例1的ErGa的等溫磁化曲線；

圖4為根據本發明的實施例1的ErGa的Arrott曲線；

圖5為根據本發明的實施例1的ErGa在5K溫度下的磁滯回線；

圖6為根據本發明的實施例1的ErGa的等溫磁熵變對溫度曲線；

圖7為根據本發明的實施例2的HoGa的室溫X射線衍射譜線；

圖8為根據本發明的實施例2的HoGa在低磁場下的零場降溫和帶場降溫的熱磁曲線；

圖9為根據本發明的實施例2的HoGa的等溫磁化曲線；

圖10為根據本發明的實施例2的HoGa的等溫磁熵變對溫度曲線；

圖11為根據本發明的實施例3的DyGa的室溫X射線衍射譜線；

圖12為根據本發明的實施例3的DyGa在低磁場下的熱磁曲線；

圖13為根據本發明的實施例3的DyGa在低磁場下的等溫磁熵變對溫度曲線。

具體實施方式

[實施例1]

根據本發明的第一個實施例，提供一種制備ErGa的方法，包括以下步驟：