[發(fā)明專利]一種錳鐵基室溫磁制冷材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810473757.0
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108642355B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王高峰;趙增茹;荊燾;楊博雅;黎明;馬強;李永峰;張雪峰
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古科技大學(xué)
• 主分類號: C22C22/00
• 分類號: C22C22/00;C22C1/05;H01F1/01
• 代理公司: 11467 北京德崇智捷知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 律濤<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本申請涉及一種錳鐵基室溫磁制冷材料及其制備方法，錳鐵基磁制冷材料的化學(xué)通式為：Mn_1.15Fe_0.85P_aSi_bGe_cB_δ，其中a的范圍為0.45～0.65，b的范圍為0.13～0.35，c的范圍為0～0.2，δ的范圍為0.0～0.1，且a、b、c、δ滿足條件a+b+c+δ=1。本申請的錳鐵基室溫磁制冷材料極大地改善了錳鐵磷硅材料的磁熱性能，同時通過調(diào)整磷硅比例和添加鐵硼合金使錳鐵基磁制冷材料的相變溫度在室溫附近可調(diào)，并且保持較大的等溫熵變值，有利于材料在室溫磁制冷技術(shù)中應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及磁制冷材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁制冷材料及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，傳統(tǒng)的氣體壓縮式制冷技術(shù)已廣泛應(yīng)用到生產(chǎn)生活的各個方面。但氣體壓縮式制冷存在制冷效率低的缺點，并且其氟利昂工質(zhì)的排放會破壞大氣臭氧層。因此，研究和開發(fā)節(jié)能環(huán)保的綠色磁制冷技術(shù)就顯得尤為迫切且意義重大。與傳統(tǒng)的氣體壓縮式制冷相比較而言，磁制冷技術(shù)具有制冷效率高、可獲得足夠低溫等優(yōu)勢。

近年來，諸多具有較大室溫磁熱效應(yīng)的材料備受關(guān)注。其中過渡族金屬基化合物錳鐵磷硅(Mn-Fe-P-Si)不僅具有較大的磁熱效應(yīng)，而且原材料來源廣泛、價格低廉、無環(huán)境污染，是一種具有應(yīng)用前景的室溫磁制冷材料。Mn-Fe-P-Si系列化合物在居里溫度附近發(fā)生一級磁相變，從而導(dǎo)致其具有巨磁熱效應(yīng)的特點。通過調(diào)節(jié)Mn/Fe或P/Si比例可以調(diào)節(jié)化合物的居里溫度至室溫附近，使其有利于實際應(yīng)用。

我們在研究中發(fā)現(xiàn)，對于含磷量較高的Mn-Fe-P-Si系列化合物，例如當磷含量a高于0.6時，化合物呈現(xiàn)出反鐵磁相互作用，一級磁相變消失，同時磁熱效應(yīng)急劇降低。本發(fā)明通過在高磷含量的Mn-Fe-P-Si化合物中添加一定量的鍺，使材料發(fā)生一級相變，保持較大磁熱效應(yīng)；另外，通過調(diào)整P/Si比例和添加FeB合金使化合物的相變溫度在室溫附近可調(diào)。可應(yīng)用于室溫磁制冷技術(shù)中。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種制備出居里溫度可調(diào)、磁熱效應(yīng)較大、致密度較好的室溫磁制冷材料及其制備方法。

本發(fā)明提供了一種錳鐵基室溫磁制冷材料，其化學(xué)通式為Mn_1.15Fe_0.85P_aSi_bGe_cB_δ，其中a的范圍為0.45～0.65，b的范圍為0.13～0.35，c的范圍為0～0.2，δ的范圍為：0.0～0.1；a、b、c、δ滿足條件a+b+c+δ＝1。化學(xué)通式中的配比為原子百分比。

作為可選的技術(shù)方案，a＝0.65，b＝0.33，c＝0.2。

作為可選的技術(shù)方案，a＝0.50或a＝0.60或a＝0.65；b＝0.78-a；c＝0.2。

作為可選的技術(shù)方案，a：b為0.60∶0.18。

作為可選的技術(shù)方案，a：b為0.65∶0.13。

作為可選的技術(shù)方案，δ＝0.02或0.1。

作為可選的技術(shù)方案，a＝0.64-δ。

本發(fā)明還提供了另外一種錳鐵基室溫磁制冷材料，其化學(xué)通式為Mn_1.15Fe_0.85P_0.64-δSi_0.16Ge_0.2B_δ，其中δ的范圍為：0.0～0.1。

本發(fā)明還提供了一種錳鐵基室溫磁制冷材料的制備方法，包括以下步驟：