[發明專利]公斤級La(Fe, Si)13基磁制冷材料及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201210236801.9
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN103540835A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 張虎;沈保根;鈕萼;邵曉萍;吳劍峰;沈俊;龍毅
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C33/04
• 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

1.一種公斤級La(Fe,Si)₁₃基磁制冷材料，所述磁制冷材料具有NaZn₁₃型立方晶體結構，其化學通式為LaFe_13-aSi_aC_bH_c，其中，

a的范圍是：0.8≤a≤1.8；

b的范圍是：0≤b≤1.0；

c的范圍是：0<c≤2.0；

其特征在于：所述磁制冷材料的重量為1~10千克，并且所述磁制冷材料為顆粒狀，所述顆粒的粒徑Φ滿足：0.15mm<Φ<1.5mm,優選地，所述顆粒的粒徑Φ滿足：0.2mm<Φ<1.5mm。

2.根據權利要求1所述的磁制冷材料，其中，所述磁制冷材料的重量為1~2千克。

3.一種制備權利要求1或2所述磁制冷材料的方法，所述方法包括如下步驟：

1）按LaFe_13-aSi_aC_b磁性材料的化學式配制原料；

2）將步驟1）配置好的原料放入電磁感應爐中，抽真空，用氬氣清洗，之后在氬氣保護下熔煉，獲得合金鑄錠；

3）將步驟2）熔煉好的合金鑄錠真空退火，然后在液氮或冰水中淬火，從而制備出具有NaZn₁₃結構的LaFe_13-aSi_aC_b磁性材料；

4）將步驟3）中制備出的材料破碎成顆粒或者粉末，然后在氫氣中退火，從而制備出LaFe_13-aSi_aC_bH_c的磁制冷材料。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其中，在步驟1）的原料中，由FeC合金提供C元素。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其中，所述步驟2）包括：抽真空至真空度小于1×10^-2Pa，用純度大于99wt%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，通電感應熔煉獲得合金錠。

6.根據權利要求3所述的方法，其中，所述步驟3）包括：真空退火的溫度為900~1300°C，優選為1000~1200°C；所述真空退火的時間為1~60天，優選為3~30天；然后在液氮或冰水中淬火。

7.根據權利要求3所述的方法，其中，所述步驟4）包括：將步驟3）制得的材料利用瑪瑙研缽或者球磨機破碎，并通過10目的標準篩篩選出小于2mm的不規則顆粒或者粉末，放入純度大于99wt%、壓力為1~20個大氣壓的氫氣中，優選為2~6個大氣壓的氫氣；在0~600℃退火，優選為200~400℃；退火時間為1min~10天，優選為1~24h。

8.根據權利要求3所述的制備方法，其中，所述方法還包括步驟5）：將步驟4）中制備出的LaFe_13-aSi_aC_bH_c磁制冷材料，通過標準篩分選顆粒尺寸的方法，優選用10目~100目的標準篩，分選出粒徑Φ在不同范圍的材料，優選為0.2mm<Φ<1.5mm。

9.一種磁性制冷機，所述制冷機包括權利要求1或2所述的磁制冷材料或者按照權利要求3-8中任一項所述的制備方法得到的磁制冷材料。

10.一種權利要求1或2所述的磁制冷材料或者按照權利要求3-8中任一項所述的制備方法得到的磁制冷材料在制造制冷材料中的應用。