[發(fā)明專利]一種磁制冷合金材料及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710964051.X | 申請(qǐng)日： | 2017-10-17 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN107760962B | 公開（公告）日： | 2020-05-08 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉永生;馬新秀;沈毓龍;于文英;陳世杰;張占先;司曉東;孫萬榮;徐燕 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 上海電力學(xué)院 |
| 主分類號(hào)： | C22C30/00 | 分類號(hào)： | C22C30/00;C22F1/00;H01F1/01 |
| 代理公司： | 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225 | 代理人： | 王小榮 |
| 地址： | 200090 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 制冷 合金材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種磁制冷合金材料及其制備，該合金材料的分子通式為Mn1?xSixCoGe，其中，所述x的取值范圍為0.01～0.09；其制備包括以下步驟：(1)按摩爾比(1?x)：x：1:1將Mn、Si、Co、Ge單質(zhì)進(jìn)行混合，然后在惰性氣體保護(hù)下熔融混合，得到混合樣品；(2)將混合樣品進(jìn)行退火處理，即得磁制冷合金材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有磁制冷材料的居里溫度和磁熱效應(yīng)良好，磁制冷材料為二級(jí)相變材料，有效的避免來一級(jí)相變材料帶來的熱滯問題，制備簡單易行等優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及室溫磁制冷領(lǐng)域，具體涉及一種磁制冷合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)
目前室溫磁制冷發(fā)展處于低谷，究其原因是其熱滯、磁滯較大，可調(diào)溫寬和制冷量較小，成本過高導(dǎo)致；而隨著傳統(tǒng)能源的大量消耗，加之環(huán)境保護(hù)的壓力，發(fā)展磁制冷等新能源已迫在眉睫。相對(duì)于傳統(tǒng)的氣體壓縮制冷等來說，磁制冷具有效率高、噪音低、占地面積小且在使用過程中不會(huì)產(chǎn)生任何污染等特點(diǎn)。通過磁性材料本身的磁熱效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)制冷，必然會(huì)成為人類解決能源和環(huán)境問題的重要途徑。但是，與其它制冷方式相比，磁制冷的技術(shù)還不太成熟，特別是室溫磁制冷的研究才剛起步?jīng)]多久，較大的熱滯和磁滯，以及較小的磁熱效應(yīng)是制約磁制冷發(fā)展的關(guān)鍵。因此，如何減小熱滯和磁滯，在室溫附近獲得較大的磁熱效應(yīng)是長期以來人們一直致力解決的問題，而室溫磁制冷發(fā)展的一個(gè)重要因素就是在室溫附近磁熱效應(yīng)較小，即在室溫附近獲得較大的磁熱效應(yīng)。
已有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，MnCoGe合金是典型的馬氏體相變合金，因其顯著的磁特性和磁熱性能被視為是一種理想的磁熱材料之一，正分的MnCoGe合金是一個(gè)簡單的鐵磁體，室溫下具有正交TiNiSi結(jié)構(gòu)，居里溫度在約345K，在約650K，MnCoGe合金會(huì)發(fā)生一個(gè)從正交TiNiSi到六角Ni2In的結(jié)構(gòu)相變。但MnCoGe合金結(jié)構(gòu)相變主要發(fā)生在順磁態(tài)，磁化強(qiáng)度變化不大，沒有明顯的應(yīng)用價(jià)值。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種磁熱效應(yīng)好、熱滯問題小、合成方便的磁制冷合金材料及其制備方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種磁制冷合金材料，該合金材料的分子通式為Mn1-xSixCoGe，其中，所述x的取值范圍為0.01～0.09。本發(fā)明的合金材料采用了微量的Si對(duì)MnCoGe化合物Mn位摻雜，最后制得Mn1-xSixCoGe合金磁制冷材料。經(jīng)檢測后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Si對(duì)Mn取代含量x為0.02～0.08時(shí)，居里溫度(TC)由270K上升至289K，在5T的磁場變化下，最大磁熵變?yōu)椋?.08J·Kg-1K-1，2.94J·Kg-1K-1，2.87J·Kg-1K-1，2.67J·Kg-1K-1，相對(duì)制冷量為：221.8J·Kg-1，217.6J·Kg-1JKg-1，209.6J·Kg-1，192.1J·Kg-1；與常規(guī)MnCoGe(343K，5.8JKg-1K-1，227JKg-1)合金相比，明顯的提高了磁性材料的居里溫度和磁熱效應(yīng)。
優(yōu)選的，所述x的取值范圍為0.02～0.08。
一種如上所述磁制冷合金材料的制備方法，該方法包括以下步驟：
(1)按摩爾比(1-x)：x：1:1將Mn、Si、Co、Ge單質(zhì)進(jìn)行混合，然后在惰性氣體保護(hù)下熔融混合，得到混合樣品；
(2)將所述混合樣品進(jìn)行退火處理，即得所述磁制冷合金材料。
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