[發明專利]一種稀土-鎳-鋁材料、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201711467029.0
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108286004B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 姚金雷;朱宇濤;沈嬌艷
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: C22C28/00
• 分類號: C22C28/00;C22C1/02;C22F1/02;H01F1/01
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

本發明公開了一種稀土?鎳?鋁材料、制備方法及其應用。按化學式R₁₄Ni₃Al_3?x的原子百分比分別稱取各原料，混合均勻，其中，R為稀土元素Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm或Yb中的一種，0≤x≤0.3；經熔煉、冷卻，得到鑄態合金；真空退火處理后快速冷卻，得到一種稀土?鎳?鋁材料，它為Lu₁₄Co₃In₃型四方晶體結構，空間群為P4₂/nmc。本發明提供的稀土?鎳?鋁材料在20K～80K的溫度區間呈現較大磁熵變，具有較大磁致冷能力，良好的熱、磁可逆性質，且價格低廉，是十分理想的中溫區磁致冷材料。

技術領域

本發明涉及一種稀土-鎳-鋁材料、制備方法及其應用，屬于磁性材料技術領域。

背景技術

傳統氣體壓縮制冷技術廣泛應用于制冷及低溫技術領域，但存在制冷效率低、能耗大、破壞大氣環境等缺點。磁致冷技術是指以磁性材料為制冷工質的一種新型制冷技術，其制冷原理是借助于磁致冷材料的磁熱效應。在等溫條件下，當磁場強度增加（磁化）時磁致冷材料的磁矩趨于有序排列，磁熵降低，向外界排熱；當磁化強度減弱（退磁）時磁矩趨于無序排列，磁熵增加，磁致冷工質從外界吸熱，從而達到制冷的目的。與傳統氣體壓縮制冷技術相比，磁致冷技術具有高效節能、綠色環保、穩定可靠等顯著優勢，被認為高新綠色制冷技術。其中，尋找高性能磁致冷材料是磁致冷技術實用化和商業化的核心所在。

通常，衡量磁致冷材料磁熱性能的參數主要是磁熵變和磁致冷能力（即RC，指在一個制冷循環中可傳遞的熱量）。按工作溫區劃分，磁致冷材料可分為低溫（20K以下）、中溫（20K～77K）、高溫（77K～270K）和室溫（270K～330K）磁致冷材料。其中，中溫區是液化氮氣、氫氣、天然氣的重要溫區。目前，在該溫區的研究主要集中在重稀土Pr、Nd、Er、Tm、Dy_xEr_1-x金屬和RAl₂、RNi₂等稀土金屬間化合物中。但是，上述磁致冷材料的磁熱性能較低、相變溫區過窄，使其商業應用受到了限制。因此，尋找中溫區下具有可逆大磁熵變和高磁致冷能力的磁性材料是促進中溫磁致冷技術應用的關鍵。

發明內容

本發明針對現有中溫磁致冷材料存在的不足，提供一種具有可逆大磁熵變、價格低廉、適用于中溫區（20K～80K）制冷的稀土-鎳-鋁材料、制備方法及其應用。

實現本發明目的的技術方案是提供一種稀土-鎳-鋁材料，它的通式為R₁₄Ni₃Al_3-x，其中，R為稀土元素Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm或Yb中的一種，0≤x≤0.3。

本發明所述的稀土-鎳-鋁材料，它為Lu₁₄Co₃In₃型四方晶體結構，空間群為P4₂/nmc。

本發明技術方案還包括一種稀土-鎳-鋁材料的制備方法，步驟如下：

（1）按化學式R₁₄Ni₃Al_3-x的原子百分比分別稱取各原料，混合均勻，其中，R為稀土元素Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm或Yb中的一種，0≤x≤0.3；

（2）將步驟（1）混合得到的原料置于電弧爐或感應加熱爐中，爐腔抽真空后，再用高純氬清洗，經熔煉、冷卻，得到鑄態合金；

（3）將步驟（2）得到的鑄態合金進行真空退火處理；或先將步驟（2）得到的鑄態合金在甩帶機中感應熔化快淬得到非晶薄帶，再進行真空退火處理；