[發明專利]一種通過添加LaAl低熔點相提高LaFeSi磁熱性能的方法

在審

• 申請號: 201810195823.2
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108346498A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 黃有林;范文兵;石志強;侯育花
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: H01F1/01
• 分類號: H01F1/01;H01F41/02;C22C38/02;C22C38/06;B22F9/04;B22F3/105;B22F3/24
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 張榮

本發明涉及一種通過添加LaAl低熔點相提高LaFeSi磁熱性能的方法，其步驟為：(一)選取單質元素：按化學計量法分別配比LaFe_13?xSi_x（x=1.0~1.6）合金和La_0.77Al_0.23合金；(二)電弧熔煉：將配好的原料分別在高純Ar氣氛下進行電弧熔煉，其中合金試樣需反復熔煉5?6次以確保成分均勻；(三)熔體快淬：將熔煉好的合金在高純Ar氣氛下經熔體快淬技術制成薄帶；(四)機械混合：將兩種合金薄帶研磨成粉后，按一定比例經混合機混合均勻；(五)放電等離子燒結（SPS）：利用放電等離子燒結技術將混合粉末制成塊體；(六)熱處理：將制好的放電等離子燒結磁體進行高溫退火和水淬處理。

技術領域

本發明涉及LaFeSi磁制冷合金的制備及其性質研究，尤其涉及一種通過添加LaAl低熔點相提高LaFeSi磁熱性能的方法。

背景技術

隨著科技水平的發展和社會的日益進步，制冷技術的應用越來越廣。從工農業生產、建筑、醫療衛生和食品加工等日常生活到國防、電子機械和現代科學等尖端科技領域無一不體現著制冷技術的重要性。目前所用到的制冷技術主要是傳統氣體壓縮制冷。然而，由于氣體壓縮制冷不僅制冷效率低、能耗大，更重要的是氣體壓縮制冷所用到的氟利昂制冷劑會破壞臭氧層且產生溫室效應。因此，亟待解決的是尋找一種高效、環保的制冷技術以替代當前的氣體壓縮制冷。磁制冷技術是基于材料磁熱效應的一種新型制冷方式。與傳統氣體壓縮制冷相比，磁制冷因高效節能、綠色環保、噪音小和便于維修等特點而備受關注。其中，NaZn₁₃型LaFe_13-xSi_x合金因大的磁熱效應、低成本和寬的溫度范圍而最具潛力。

放電等離子燒結是利用焦耳熱和放電產生的放電熱燒結，相比傳統燒結具有升溫速率快、燒結時間短等特點，能有效提高磁體的致密化程度，廣泛應用于復合材料、功能梯度材料和納米材料的制備。傳統熔煉方式制備LaFe_13-xSi_x合金需要長時間的高溫熱處理，不僅制備周期長、成本增加，而且不易加工成型。

本發明采用低熔點LaAl合金作為燒結助劑，結合放電等離子燒結技術，可制備出具有優異磁熱性能和高致密度的LaFeSi磁體，其因磁熱性能高、制備周期短和成本低等特點而具有較大的潛在應用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種通過添加LaAl低熔點相提高LaFeSi磁熱性能的方法，它具有周期短、磁熱性能優異和能耗低等優點。

本發明是這樣來實現的，方法步驟為：

(一) 配樣：按化學計量法分別配比LaFe_13-xSi_x（x=1.0~1.6）合金和La_0.77Al_0.23合金，采用純度為99.5%以上的單質La、純度為99.95%以上的Fe、純度為99.9%以上的Si和純度為99.996%以上的Al，其中，La塊在使用前需打磨光亮并用超聲波振蕩清洗20 min以去掉表面的氧化物，為了補償La在熔煉過程中的損耗，一般配樣時需額外多加5 wt.%的La；

(二) 熔煉：將配好的單質元素放入高真空水冷式銅坩堝電弧爐中進行熔煉。當真空度達到1.0×10^-3 Pa以下后充入一個大氣壓的高純Ar。熔煉時需先熔Ti塊體，使其吸收爐內殘余的氧氣，將所配樣品在電弧熔煉爐中反復熔煉5-6次，以提高其成分均勻性；

(三) 熔體快淬：將打磨光亮后的鑄錠經過機械破碎后裝進石英管，在高純氬氣保護氣氛下感應熔化,并利用氣壓差使其從1 mm左右孔徑的石英管管口中噴出，迅速噴出的液滴滴在25-45 m/s快速旋轉的銅輥上，最終分別制得LaFeSi和LaAl薄帶狀樣品；