[發明專利]小滯后損耗的一級相變La(Fe,Si)13基磁熱效應材料及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201110325875.5
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN103059815A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 陳嶺;胡鳳霞;包立夫;王晶;孫繼榮;沈保根
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: C09K5/02
• 分類號: C09K5/02;F25B21/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 郭廣迅

1.一種小滯后損耗的一級相變La(Fe，Si)₁₃基磁熱效應材料，所述磁熱效應材料具有NaZn₁₃型結構，其化學通式為：

La_1-xR_x(Fe_1-p-qCo_pMn_q)_13-ySi_yA_α，其中，

R選自Ce、Pr和Nd元素中的一種或多種，

A選自C、H和B元素中的一種或多種，

x的范圍是：0＜x≤0.5，

y的范圍是：0.8＜y≤1.6，

p的范圍是：0≤p≤0.2，

q的范圍是：0≤q≤0.2，

α的范圍是：0≤α≤3.0；

其中，所述磁熱效應材料為粒徑范圍15～200μm的顆粒。

2.根據權利要求1所述的磁熱效應材料，其中，所述磁熱效應材料的化學通式為：

La_1-xR_x(Fe_1-pCo_p)_13-ySi_yA_α，其中，

R選自Ce、Pr和Nd元素中的一種或多種，

A選自H、C和B元素中的一種或兩種，

x的范圍是：0.2≤x≤0.5，

y的范圍是：0.8＜y≤1.6，

p的范圍是：0≤p≤0.2，

α的范圍是：0.1≤α≤3.0。

3.根據權利要求1或2所述的磁熱效應材料，其中，所述磁熱效應材料為粒徑范圍15～50μm的顆粒。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的磁熱效應材料，其中，所述磁熱效應材料在0～5T磁場變化下的有效磁熵變值為5.0～50.0J/kgK，相變溫區位于10～400K。

5.權利要求1至4中任一項所述的磁熱效應材料的制備方法，該方法包括如下步驟：

1)按化學式配制除氫以外的原料；

2)將步驟1)中配制好的原料放入電弧爐中，抽真空，用氬氣清洗，并在氬氣保護下熔煉，獲得合金錠；

3)將步驟2)熔煉好的合金錠真空退火，然后在液氮或水中淬火，從而制備出具有NaZn₁₃結構的La_1-xR_x(Fe_1-p-qCo_pMn_q)_13-ySi_yA_α磁熱效應材料；

4)對步驟3)制得的磁熱效應材料進行破碎、研磨和篩分，得到粒徑范圍15～200μm的顆粒；

其中，當化學通式中的A包括氫元素時，所述方法還包括：5)將步驟4)制得的顆粒在氫氣中退火。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其中，原材料La、R為商業化單質稀土元素和/或工業純LaCe合金和/或工業純LaCePrNd混合稀土；優選地，當A包括碳元素時，碳由FeC合金提供。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其中，所述步驟2)包括：將步驟1)中配制好的原料放入電弧爐中，抽真空至真空度小于1×10^-2Pa，用純度大于99％的高純氬氣清洗爐腔1～2次，之后爐腔內充入該氬氣至0.5～1.5個大氣壓，電弧起弧，獲得合金錠，每個合金錠在1500～2500℃下反復熔煉1～6次。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其中，所述步驟3)包括：將步驟2)熔煉好的合金錠在1000～1400℃、真空度小于1×10^-3Pa的條件下退火1小時至60天，然后在液氮或水中淬火。

9.根據權利要求5所述的制備方法，其中，所述步驟4)包括：將步驟3)制得的磁熱效應材料敲碎和/或分割制成粒徑小于1mm的粗顆粒，之后在保護氣或保護液中用瑪瑙研缽將粗顆粒進一步研磨至粒徑≤200μm，之后用標準篩對金屬粉末進行篩分，收集粒徑范圍15～200μm的顆粒。

10.根據權利要求5所述的制備方法，其中，在所述步驟5)中，通過調節氫氣壓力、退火溫度和時間來控制合金中氫的量。