[發明專利]磁性合金材料及其制造方法以及磁制冷系統

有效

• 申請號: 200910140430.2
• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN101882493A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 黃焦宏;高田裕章;閆宏偉;劉翠蘭;鄧沅;程娟;金培育
• 申請（專利權）人: 包頭稀土研究院;株式會社三德
• 主分類號: H01F1/053
• 分類號: H01F1/053;B22C9/02;B22D11/06;C21D1/00
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;劉春成

技術領域

本發明涉及適于用作磁制冷工作物質或磁致伸縮材料的磁性合金材料及其制造方法，以及使用上述物質或材料的磁制冷系統。

背景技術

近年，以組成式La_1-zRE_z(Fe_1-xA_x-yTM_y)₁₃(其中，A為Al、Si、Ga、Ge、Sn的至少1種元素，0.05≤x≤0.2，TM為過渡金屬元素中的至少1種元素，0≤y≤0.1，RE為不包括La的稀土族元素中的至少1種元素，0≤z≤0.1)表示的磁性合金材料(下文簡稱為“La(Fe、Si)₁₃系磁性合金材料”)，因其具有NaZn₁₃型結晶構造，在居里溫度(Tc)附近顯示出較大的磁熱效應和磁體積效應，所以，被視為有前途的磁制冷工作物質和磁致伸縮材料(例如，專利文獻1和專利文獻2)。

在現有技術中，La(Fe、Si)₁₃系磁性合金材料是通過例如將由電弧熔煉法或砂型鑄造法得到的合金在真空中進行長時間的熱處理來制造的。

另外，在專利文獻3中，記載有因為可以縮短熱處理時間和易于粉碎，因此采用軋輥鑄造法淬冷，得到合金鑄片，制造La(Fe、Si)₁₃系磁性合金材料的方法。

專利文獻1：日本特開2000-54086號公報；

專利文獻2：日本特開2002-69596號公報；

專利文獻3：日本特開2004-100043號公報。

發明內容

發明要解決的課題

但是，現有的La(Fe、Si)₁₃系磁性合金材料存在下述問題。

現有的采用電弧熔煉法或砂型鑄造法得到的合金，主要是將本申請發明技術方案中的Si和Fe之外的M的一部分(M選自Fe、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、B、Al、Ga、In、C、Ge、Sn和P的至少1種，其中含Fe85原子％以上，上述內容取自獨立權利要求1)固溶在Fe中，它是比后述La(Fe、Si)₁₃型化合物相、富R相含有更多Fe的相(下文稱為“富鐵相”)，和具有NaZn₁₃型結晶構造的化合物相(下文稱為“La(Fe、Si)₁₃型化合物相”)，以及比上述富鐵相、La(Fe、Si)₁₃型化合物相含有更多稀土族元素的化合物相(下文稱為富R相)復雜地交織而成的組織，各相均形成粗大的晶粒。并且，La(Fe、Si)₁₃型化合物相的含有率很低。如果將這樣的合金進行熱處理，就會從粗大晶粒的界面生成新的La(Fe、Si)₁₃型化合物相，使La(Fe、Si)₁₃型化合物相的含有率增加。但是，為了提高具有這樣的組織的合金的La(Fe、Si)₁₃型化合物相的含有率，在高溫下進行長時間的熱處理是必不可少的。因此，存在著下述問題：熱處理之后所得到的La(Fe、Si)₁₃系磁性合金材料的含氧量高、殘留有粗大的富鐵相，不能充分提高La(Fe、Si)₁₃型化合物相的含有率，且缺乏批量生產能力。

另一方面，采用現有的軋輥鑄造法得到的合金，與上述現有的采用電弧熔煉法或砂型鑄造法得到的合金相比，La(Fe、Si)₁₃型化合物相的含有率大，富鐵相、富R相的含有率小。并且，各晶粒微細分散。這樣的合金通過較短時間的熱處理就可提高La(Fe、Si)₁₃型化合物相的含有率。但是，熱處理之后所得到的La(Fe、Si)₁₃系磁性合金材料的磁熱效應和磁體積效應無法令人滿意。

本發明就是鑒于上述各缺陷做出的發明，其主要目的在于提供具有比現有技術大的磁熱效應和磁體積效應的La(Fe、Si)₁₃系磁性合金材料。并提供具有比現有技術大的磁熱效應和磁體積效應的La(Fe、Si)₁₃系磁性合金材料的制造方法。而且，還提供采用了具有比現有技術大的磁熱效應的La(Fe、Si)₁₃系磁性合金材料的磁制冷系統。

解決課題的技術方案