[發(fā)明專利]高溫穩(wěn)定的具有大磁熵變的La(Fe,Si）13基多間隙原子氫化物磁制冷材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910242322.6
• 申請日: 2009-12-11
• 公開（公告）號: CN102093850A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙金良;沈保根;胡鳳霞;沈俊;李養(yǎng)賢;孫繼榮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院物理研究所
• 主分類號: C09K5/14
• 分類號: C09K5/14;H01F1/053
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 王旭

1.一種高溫穩(wěn)定的具有大磁熵變的La(Fe，Si)₁₃基多間隙原子氫化物磁制冷材料，其特征是化學(xué)通式為：La_1-aR_aFe_13-bSi_bX_cH_d，具有立方NaZn₁₃結(jié)構(gòu)，其中：

R為一種或一種以上滿足a范圍的下述稀土元素的任意組合：Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc，

a的范圍如下：

當(dāng)R為Ce元素時，0＜a≤0.9；

當(dāng)R為Pr、Nd時，0＜a≤0.7；

當(dāng)R為Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc時，0＜a≤0.5；

b的范圍為：0＜b≤3.0；

X為一種或一種以上滿足c范圍的下述元素的任意組合：C、B、Li、Be，

c的范圍為：0＜c≤0.5；

d的范圍為：0＜d≤3.0。

2.如權(quán)利要求1所述的高溫穩(wěn)定的具有大磁熵變的La(Fe，Si)₁₃基多間隙原子氫化物磁制冷材料，其特征在于，所述材料在0～350℃條件下，氫能穩(wěn)定存在于間隙之中。

3.如權(quán)利要求1或2所述的高溫穩(wěn)定的具有大磁熵變的La(Fe，Si)₁₃基多間隙原子氫化物磁制冷材料，其特征在于，在0-5T磁場變化下的磁熵變值為5-50J/kgK，相變溫區(qū)位于180-360K。

4.一種用于制備權(quán)利要求1所述的高溫穩(wěn)定的具有大磁熵變的La(Fe，Si)₁₃基多間隙原子氫化物磁制冷材料的方法，所述方法包括下述步驟：

i)按La_1-aR_aFe_13-bSi_bX_c的化學(xué)式配料，其中R、X、a、b和c如權(quán)利要求1中所定義；

ii)將步驟i)配制好的原料放入電弧爐中，抽真空，用高純氬氣清洗爐腔并充入氬氣至0.5～1.5個大氣壓，電弧起弧，每個合金錠反復(fù)翻轉(zhuǎn)熔煉1～6次；

iii)經(jīng)步驟ii)熔煉好的合金錠在1050～1350℃條件下，真空退火，之后取出并快速淬入液氮或冰水中冷卻，從而制備出NaZn₁₃型La_1-aR_aFe_13-bSi_bX_c間隙母合金單相樣品；

iv)將步驟iii)中制備的La_1-aR_aFe_13-bSi_bX_c母合金碎成顆粒或制成粉末，放入氫氣中退火，從而制備出La_1-aR_aFe_13-bSi_bX_cH_d多間隙原子氫化物；其間通過調(diào)節(jié)氫氣壓力、退火溫度和時間來控制合金中的氫含量d，d的范圍如權(quán)利要求1中所定義。

5.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：

所述步驟ii)中所述的真空度小于2×10^-5Pa，所述氬氣純度大于99％；和/或

所述步驟iii)真空退火操作中的真空度小于1×10^-3Pa；和/或

所述步驟iv)所述單相樣品制成的粉末為粒徑小于2毫米的不規(guī)則粉末，并且退火用氫氣的純度大于99％。

6.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述步驟i)所使用的原料La、R、Fe、Si和X的純度大于99重量％，優(yōu)選大于99.9重量％，更優(yōu)選大于99.99重量％，其中La、R、Fe、Si和X如權(quán)利要求1所定義。

7.按權(quán)利要求4或6所述的方法，其特征在于Fe、X以單質(zhì)或Fe-X中間合金的形式加入。