[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

本發明公開了一種LaFeSi基磁制冷復合材料及其制備方法與應用。所述LaFeSi基磁制冷復合材料包含功能體組元如LaFeSi基合金顆粒和基體組元如低熔點金屬或合金，所述LaFeSi基合金顆粒被所述基體組元粘結包覆形成塊體材料；所述LaFeSi基合金顆粒具有NaZn₁₃型結構。本發明采用廉價易得的低熔點金屬或合金與LaFeSi基合金顆粒復合熱壓，通過選擇合適的低熔點組分，調整壓制壓力、熱壓溫度、保壓時間等可獲得高熱導LaFeSi基磁制冷復合材料，其磁熵變與熱壓前相比降低較少，磁滯后損耗較低，且無熱滯后，同時工藝簡單易操作，工藝條件相對較為溫和，能耗小，成本低，重復性好，能廣泛用于磁制冷材料的制備。

技術領域

本發明涉及一種磁制冷材料，特別涉及一種LaFeSi基磁制冷復合材料及其制備方法與應用，屬于磁制冷材料領域。

背景技術

近年來，環境保護與節約能源受到人們越來越多的重視。傳統氣體壓縮制冷技術的最高效率僅達到卡諾循環的25％；其中使用的制冷劑氟里昂破壞大氣中的臭氧層，引發溫室效應。因此，研發新型的低能耗、高效率、對環境無污染的制冷技術顯得尤為迫切。

在新型的制冷技術中，磁制冷具有以下的優點：(1)高效節能。磁制冷效率最高可達到卡諾循環的60％；(2)無污染。制冷工質為固體材料，不使用氟利昂、氨及碳氫化合物等制冷劑，避免了泄露和易燃等問題；(3)制冷裝置振動及噪聲小。制冷工質的熵密度比氣體大，制冷裝置體積小，而且無需壓縮機，結構簡單，產生的振動及噪聲小。因此，磁制冷作為一種節能環保的制冷技術，已經成為各國的研究熱點。

至今已發現的具有磁熱效應的材料包括金屬Gd、GdSiGe基合金、MnAsSb基合金以及LaFeSi基合金等等。其中，LaFeSi基合金被公認為最有可能普遍用于制冷機的材料。然而，其大規模的應用受制于制備加工技術還不成熟。目前被報道較多的樹脂粘接LaFeSi基復合材料，成型之后材料的力學性能雖有提高，由于低熱導樹脂會影響材料的熱導率，即使在樹脂中加高熱導的銀顆粒，粘接之后材料的導熱性能也普遍較低，影響磁工質和流體之間的換熱，降低了制冷效率，而且樹脂的密度極小，一般僅為1～2g/cm³，會明顯降低單位體積的磁熵變，不利于裝置結構緊湊化(參考CN 104694813A；Applied Physics Letters,104(6):062407，2014；Journal of Magnetism and Magnetic Materials,375:65-73，2015)。因此，能否實現實際應用的關鍵問題在于如何制備出同時具有高磁熵變、高熱導率、高強度的LaFeSi基磁制冷材料。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種LaFeSi基磁制冷復合材料、其制備方法及應用，從而克服現有技術中的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種LaFeSi基磁制冷復合材料，其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；

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；