[發明專利]LaFeSi基磁制冷復合材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201510975703.0
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號: CN106906408B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 劉劍;張恒;張明曉;邵艷艷;閆阿儒
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C33/02;C09K5/14
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

1.一種LaFeSi基磁制冷復合材料，其特征在于包含功能體組元和基體組元，所述功能體組元包括LaFeSi基合金顆粒，所述基體組元包括低熔點金屬或合金，所述LaFeSi基合金顆粒被所述基體組元粘結形成塊體材料，并且至少部分所述的LaFeSi基合金顆粒被所述基體組元完全包覆；

其中，所述LaFeSi基合金顆粒具有NaZn₁₃型結構，且具有下列化學式：La_1+x(Fe_1-b-cCo_bMn_c)_13-ySi_yA_a，或者，La_1±zR_z(Fe_1-b-cCo_bMn_c)_13-ySi_yA_a；

其中A包括C、H和B元素中的任意一種或兩種以上的組合，R包括Ce、Pr和Nd元素中的任意一種或兩種以上的組合，0≤x≤1，0＜z＜1，0＜y≤1.8，0≤b≤0.2，0≤c≤0.2，0≤a≤3；

所述低熔點金屬或合金采用熔點范圍為100～300℃的金屬Sn或Sn合金，所述Sn合金中的合金元素包括Cu、Pb、Sb、Bi、Cd、Ag和In中的任意一種或兩種以上的組合；

所述LaFeSi基磁制冷復合材料中低熔點金屬或合金的含量為大于10wt％而小于或等于50wt％。

2.根據權利要求1所述的LaFeSi基磁制冷復合材料，其特征在于：所述LaFeSi基合金顆粒所具有的化學式為La_1－zR_z(Fe_1-b-cCo_bMn_c)_13-ySi_yA_a，0＜z≤0.5，且粒徑≤250μm。

3.根據權利要求1所述的LaFeSi基磁制冷復合材料，其特征在于：所述LaFeSi基合金顆粒的粒徑為40～100μm。

4.根據權利要求1所述的LaFeSi基磁制冷復合材料，其特征在于：所述LaFeSi基磁制冷復合材料中低熔點金屬或合金的含量為大于10wt％而小于或等于20wt％。

5.根據權利要求1～4中任一項所述的LaFeSi基磁制冷復合材料，其特征在于：所述LaFeSi基磁制冷復合材料于0～2T磁場變化下有效磁熵變值為5.0～30.0J/kgK，相變溫區為200～360K。

6.如權利要求1～5中任一項所述LaFeSi基磁制冷復合材料的制備方法，其特征在于包括：按照所述LaFeSi基合金顆粒的化學式配制除H以外的原料；

將所述原料于高純惰性氣體保護下進行熔煉，形成合金錠或速凝片；

將所述合金錠或者速凝片于真空環境或惰性氣氛中退火，然后迅速淬火，形成具有NaZn₁₃型結構的LaFeSi基合金；

將所述LaFeSi基合金破碎成粒徑≤250μm的顆粒，并與粉體狀的低熔點金屬或合金混合均勻形成混合粉，所述低熔點金屬或合金的顆粒粒徑≤250μm；

將所述混合粉于壓力在8×10^-2Pa以下的高真空環境中或惰性氣氛中熱壓成型，壓制壓力為50MPa～1GPa，熱壓溫度為180～300℃，保壓時間為0.5min～10min。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述低熔點金屬或合金的顆粒粒徑為5～100μm。

8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述LaFeSi基合金顆粒的粒徑為40～100μm。

9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于包括：將所述混合粉倒入模具中，并將模具置于真空熱壓機的感應加熱線圈中央，之后抽高真空并熱壓成型。