[發(fā)明專利]高性能室溫磁致冷納米塊體材料的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010107690.2
• 申請(qǐng)日: 2010-02-09
• 公開（公告）號(hào): CN101786163A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔熙貴;程曉農(nóng);崔承云;許曉靜;魯金忠;張朝陽;管海兵;錢曉明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F3/16
• 分類號(hào): B22F3/16;H01F1/047
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁性材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特指一種高性能室溫磁致冷納米塊體材料的制備方 法。

背景技術(shù)

磁致冷是通過材料的磁熱效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，具有高效、節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)，是一種新型的綠 色致冷技術(shù)。磁熱效應(yīng)是材料的內(nèi)稟性能，主要通過等溫磁熵變(ΔS_m)和絕熱溫變(ΔT_ad)兩個(gè) 指標(biāo)來評(píng)價(jià)。

高溫磁致冷材料在近室溫的溫區(qū)具有廣闊的應(yīng)用前景。La(Fe_1-xSi_x)₁₃是高溫磁致冷材料中 重要的一種，具有NaZn₁₃型立方晶體結(jié)構(gòu)，居里溫度T_c約為200K，其在T_c附近能夠發(fā)生溫 度誘導(dǎo)的一級(jí)磁性轉(zhuǎn)變，在T_c以上，能夠發(fā)生低磁場(chǎng)誘導(dǎo)的巡游電子變磁轉(zhuǎn)變。這兩種磁轉(zhuǎn) 變的發(fā)生使其在T_c附近產(chǎn)生巨磁熱效應(yīng)。又由于其成本較低，因此引起了廣泛的研究。

目前，La(Fe_1-xSi_x)₁₃磁致冷材料的研究主要集中在制備工藝與成分調(diào)整兩個(gè)方面，目的在 于提高磁熵變、調(diào)節(jié)居里溫度及提高生成效率。La(Fe_1-xSi_x)₁₃最初主要通過熔煉鑄錠制備，然 而鑄錠中以α-Fe相為主，需要經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的退火，才能得到較多的1∶13相，因此制備效率很 低。熔煉鑄錠工藝逐漸被熔體快淬工藝取代，采用此工藝制得的薄帶經(jīng)短時(shí)間退火即可得到 近單相的1∶13化合物，不僅提高了制備效率，而且增強(qiáng)了磁熱效應(yīng)。但是熔體快淬只能制備 薄帶，這嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用。

由于La(Fe_1-xSi_x)₁₃化合物的T_c還遠(yuǎn)低于室溫，為了使其實(shí)用化，必須將T_c調(diào)節(jié)到室溫附近， 因此，研究者深入研究了成分對(duì)材料的T_c與磁熱效應(yīng)的影響。Fujieda指出少量Ce元素取代La 元素后，磁熱效應(yīng)增強(qiáng)，即ΔS_m與ΔT_ad都增大，而且磁滯與熱滯現(xiàn)象減弱；但是，T_c降低。 用少量Pr元素取代La元素后，同樣使其磁熱效應(yīng)增強(qiáng)，T_c降低。然而少量Nd元素取代La元素 后，隨著取代量的增加，T_c呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)，ΔS_m逐漸減小，這與Shen等人的研究 結(jié)果不同。Liu等人的研究表明，Co元素取代部分Fe元素后，T_c增至室溫附近，ΔS_m減小，但 依然保持了較大的室溫磁熱效應(yīng)，且減少了磁滯與熱滯損失。Balli等人得到了相同的結(jié)果。 Wang等人研究了Mn取代部分Fe后對(duì)T_c與ΔS_m的影響，發(fā)現(xiàn)T_c與ΔS_m都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。 Fujieda等人研究發(fā)現(xiàn)La(Fe_1-xSi_x)₁₃吸入少量氫后，T_c得到明顯地提高，La(Fe_0.88Si_0.12)₁₃H_1.0化合 物的T_c可達(dá)278K。同樣C與N的引入都可以有效提高材料的T_c，但間隙原子的引入降低了ΔS_m， 這是因?yàn)榇畔嘧冎饾u由一級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)槎?jí)。成分的調(diào)整雖然可以有效提高材料的T_c，但是通常 伴隨著ΔS_m的降低，因此，在提高T_c的同時(shí)，保證足夠大的ΔS_m是亟待解決的問題。