鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)及其制備方法、磁制冷機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)及其制備方法、磁制冷機(jī)，該鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)其化學(xué)式為La1?aRa(Fe1?b?cMbSic)13Hd，其中，R為下述稀土元素的一者或幾者的組合物，稀土元素為：Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y；a的取值范圍為0?0.5；M為Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga中的一者或幾者的組合物；b的取值范圍為0.005?0.05,c的取值范圍為0.069?0.162；d的取值范圍為0?2；本文所提供的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)采用熱壓成型工藝成型為塊體，避免引入膠粘劑等雜質(zhì)成分，保持了較高的磁熱性能，且制備出的磁工質(zhì)力學(xué)性能良好，解決了鑭鐵硅基化合物氫化后粉化、易碎等力學(xué)性能變差的問題，成型后的磁工質(zhì)性能可以滿足磁制冷機(jī)的使用要求。
【專利說明】
鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)及其制備方法、磁制冷機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及磁制冷工質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)及其制備方法、磁制冷機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]冰箱、空調(diào)等室溫附近的制冷，目前普遍采用氣體壓縮方式來實(shí)現(xiàn)，但含氟制冷劑均存在破壞臭氧層、排放溫室效應(yīng)氣體等缺點(diǎn)，同時(shí)氣體壓縮制冷效率低，能耗大。作為一種新興的高效節(jié)能的綠色制冷技術(shù)，磁制冷采用固體制冷工質(zhì)和循環(huán)液，對大氣和其它環(huán)境資源沒有污染。磁制冷還有穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)，由于無需氣體壓縮機(jī)，運(yùn)動(dòng)部件少，運(yùn)動(dòng)部件緩慢，可大幅降低振動(dòng)與噪聲，壽命長，可靠性高，便于維修。磁制冷具備上述明顯優(yōu)點(diǎn)，因此具有極大的發(fā)展?jié)摿把芯恳饬x。目前，國內(nèi)外已廣泛的開展了室溫磁制冷技術(shù)的研發(fā)，成為研究的熱點(diǎn)。
[0003]室溫磁制冷的研發(fā)主要包括室溫磁制冷機(jī)的及磁熱效應(yīng)材料的研發(fā)兩大部分。而磁制冷是利用磁熱效應(yīng)材料進(jìn)出磁場時(shí)的吸放熱來達(dá)到制冷的目的，因此磁熱效應(yīng)材料是磁制冷技術(shù)研發(fā)的關(guān)鍵。目前主要的幾種磁熱效應(yīng)材料有傳統(tǒng)的Gd系材料，在1.5T磁場下Gd的最大磁熵變?yōu)?3.6J/kg.K ； 199 7年美國Ame s實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了巨磁熱效應(yīng)材料Gds(SixGe1-x)4，在5T磁場下磁熵變的峰值達(dá)到_18J/kg.K; 2001年日本的H.Wada和Y.Tanabe發(fā)現(xiàn)了具有巨磁熱效應(yīng)的MnAs合金，該材料的居里溫度為318K，最大磁熵變達(dá)-30J/kg.K(0_5T);同年，中科院物理所的胡鳳霞等及日本的S.Fujieda等發(fā)現(xiàn)了LaFem4Si1.6化合物具有巨磁熱效應(yīng)，在O?5T磁場下最大磁熵變達(dá)19J/kg.K;2002年0.Tegus等在阿姆斯特丹大學(xué)發(fā)現(xiàn)了Fe2P型具有大磁熱效應(yīng)的一級相變材料MnFeP1IAsx，在室溫附近其最大等溫磁熵變約為 18J/kg.K0
[0004]在眾多磁熱效應(yīng)材料中，鑭鐵硅基材料由于其磁熱效應(yīng)高、價(jià)格低廉、導(dǎo)熱性能好以及安全無毒等而受到了廣泛的關(guān)注，成為最具發(fā)展?jié)摿Φ拇艧嵝?yīng)材料之一。為了將鑭鐵硅基材料的居里溫度提高到室溫附近，滿足室溫磁制冷的要求，通常通過Co部分替代Fe原子、或者引入C、B、H等間隙原子來提高居里溫度，其中通過加入H原子既可大幅提高居里溫度至室溫附近，且對鑭鐵硅基材料的大磁熵變影響較小，是一種理想的提高居里溫度的方法。然而，鑭鐵硅基材料在氫化后表面會(huì)出現(xiàn)裂紋甚至粉化，力學(xué)性能很差，無法直接作為磁工質(zhì)用在制冷機(jī)上。因此，亟需找到一種制備具有高強(qiáng)度的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的方法。
[0005]中國專利申請CN103422014A公開了一種具有高強(qiáng)度的粘結(jié)La(Fe，Si)13S磁制冷工質(zhì)材料及其制備方法和用途的專利。該專利采用膠粘劑通過熱塑成型的方法將合金顆粒粘結(jié)成塊體材料，克服了磁熱效應(yīng)材料易碎的特性，得到了高強(qiáng)度韌性好的塊體材料。但采用這種熱塑成型的方法會(huì)弓I入膠粘劑的雜質(zhì)成分，得到的塊體材料磁熱效應(yīng)材料的有效成分降低，對其磁熱性能有所影響。
[0006]中國專利申請CN104694813A公開了一種化學(xué)式為La1+aFe13—b—cCobSicHd磁制冷材料的制備方法，對所述塊體材料直接進(jìn)行充氫處理，獲得了室溫附近的大磁熱效應(yīng)材料。但在充氫過程中氫氣壓力要求比較高為l-5atm，增加了充氫過程中的危險(xiǎn)性，另外充氫后塊體材料的力學(xué)性能無法保證能滿足在磁制冷機(jī)上應(yīng)用的要求。
[0007]因此，如何克服現(xiàn)有技術(shù)中的以上技術(shù)問題，是本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的為提供一種鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)及其制備方法、磁制冷機(jī)，該磁工質(zhì)具有大磁熱效應(yīng)、高強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率等優(yōu)勢。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)，其化學(xué)式為La1-aRa(Fei—b—CMbSU13Hd，其中，R為下述稀土元素的一者或幾者的組合物，所述稀土元素為:Ce、卩『、恥、5111411、6(1、113、07、!10』匕1'111、￥13、1^、5(3、￥0的取值范圍為0-0.5;]\1為11、￥、0、]\111、(:0、N1、Cu、Zn、Ga中的一者或幾者的組合物;b的取值范圍為0.005-0.05，c的取值范圍為0.069-
0.162;d的取值范圍為0-2。
[0010]本文所提供的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)可以采用熱壓成型工藝成型為塊體，避免引入膠粘劑等雜質(zhì)成分，并且成型后磁工質(zhì)性能滿足使用要求。
[0011 ]可選的，顆粒狀磁工質(zhì)呈顆粒狀或片狀或槽形;其中，
[0012]所述顆粒狀的粒度范圍為0.
[0013]所述片狀或槽形的磁工質(zhì)片的厚度范圍為0.1mm-lOmm。
[0014]可選的，所述鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的居里溫度在253°C至313°C范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
[0015]此外，本發(fā)明還提供了一種上述鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的制備方法，該制備方法按以下步驟進(jìn)行:
[0016]根據(jù)所述鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的化學(xué)式配置原料，并將原料置于熔煉爐中制備鑭鐵硅基化合物，制備好的鑭鐵硅基化合物在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚?br>[0017]將熱處理后的鑭鐵硅基化合物破碎成合金顆粒；
[0018]將合金顆粒裝入熱壓爐，在真空環(huán)境下進(jìn)行熱壓成型；
[0019]將熱壓后塊體合金放入吸氫爐中吸氫，得到居里點(diǎn)在室溫附近的磁工質(zhì)。
[0020]可選的，熱壓成型后塊體合金進(jìn)行吸氫前，還進(jìn)一步采用機(jī)械加工的方式制備成片狀、槽形、顆粒狀。
[0021 ]可選的，鑭鐵硅基化合物高溫?zé)崽幚淼臏囟确秶鸀?00°C至1100°C ;熱處理時(shí)間為24h至144h，并且熱處理后進(jìn)行淬火處理。
[0022]可選的，熱壓成型的條件為:在熱壓溫度范圍為400°C至1100°(:。壓力為510^至90MPa的條件下進(jìn)行保壓15min至360min。
[0023]可選的，充氫條件為:在0.03MPa至0.2MPa的氫氣壓力、溫度為260°C至350°C條件下保溫2h至6h。
[0024]可選的，鑭鐵娃基化合物破碎成合金顆粒步驟中顆粒粒徑小于等于500um。
[0025]此外，一種磁制冷機(jī)，包含上述任一項(xiàng)所述的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)或由上述任一項(xiàng)所述制備方法制備的銅鐵娃基氣化物磁工質(zhì)。
[0026]因磁制冷機(jī)具有上述鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)或由上述任一項(xiàng)所述制備方法制備的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)，故磁制冷機(jī)也具備鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的上述技術(shù)效果，在此不做贅述。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的制備流程簡圖；
[0028]圖2 為La0.sCe0.2Fei1.47Mn0.23Si1.3H1.8 磁工質(zhì) M-B 曲線；
[0029]圖3為La0.8Ce0.2Fei1.47Mn().23Si1.3H1.8在1.5T磁場下等溫磁熵變曲線;
[0030]圖4為La0.8Ce0.2Fei1.47Mn().23Si1.3H1.8在1.5T磁場下絕熱溫變曲線；
[0031 ]圖 5 為La0.8Ce0.2Fei1.47Mn().23Si1.3H1.8 抗壓強(qiáng)度測試曲線；
[0032]圖6為La0.8Ce0.2Fei1.47Mn().23Si1.3H1.8 磁工質(zhì) M-B曲線;
[0033]圖7為La0.8Ce0.2Fei1.47Mn().23Si1.3H1.8在1.5T磁場下等溫磁熵變曲線;
[0034]圖8為La0.8Ce0.2Fei1.47Mn().23Si1.3H1.8在1.5T磁場下絕熱溫變曲線；
[0035]圖9為La0.8Ce0.2Fei1.47Mn().23Si1.3H1.8 抗壓強(qiáng)度測試曲線；
[0036]圖10為La。.sCe0.sFen.47Mn0.23Sh.3扭.8 磁工質(zhì) M-B 曲線；
[0037]圖11為1^0.5。6().5卩611.47]/[11().233；[1.3111.8在1.5T磁場下等溫磁熵變曲線;
[0038]圖12為1^0.506().5?611.47]/[11().233；[1.3111.8在1.5T磁場下絕熱溫變曲線；
[0039]圖13 為La0.5Ce0.5Fei1.47Mn().23Si1.3H1.8 抗壓強(qiáng)度測試曲線；
[0040]圖14為La0.sPr0.2Fei1.nMn0.23Si1.6H1.8 磁工質(zhì) M-B 曲線；
[0041 ]圖 15為1^0.8卩1'().2卩611.17]/[11().233；[1.6111.8在1.5T磁場下等溫磁熵變曲線;
[0042]圖16為1^0.8?1'().2?611.17]/[11().233；[1.6111.8在1.5T磁場下絕熱溫變曲線；
[0043]圖17為1^0.8?1'().2?611.17]/[11().233；[1.6111.8抗壓強(qiáng)度測試曲線;
[0044]圖18為La0.sPr0.sFei1.nMn0.23Si1.6H1.8 磁工質(zhì) M-B 曲線；
[0045]圖19為1^0.5卩1'().5卩611.17]/[11().233；[1.6111.8在1.5T磁場下等溫磁熵變曲線;
[0046]圖20為La0.sPr0.sFen.nMn0.23Sh.通.8在1.5T磁場下絕熱溫變曲線；
[0047]圖21為1^0.5卩1'().5卩611.17]/[11().233；[1.6111.8抗壓強(qiáng)度測試曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0048]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0049]本發(fā)明提供了一種鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)，其化學(xué)式為Lai—aRa(Fei—b—cMbSU13Hd，其中，R為下述稀土元素的一者或幾者的組合物，所述稀土元素為:Ce、Pr、Nd、Sm、EU、Gd、Tb、
07、此4匕1'111、￥13、1^、5(3、￥0的取值范圍為0-0.5;]\1為11、￥、(>、]\111、(:0、附、01、211、63中的一者或幾者的組合物;b的取值范圍為0.005-0.05，c的取值范圍為0.069-0.162;d的取值范圍為 0-2 0
[0050]本文針對以上提出的磁工質(zhì)，進(jìn)行了具體化學(xué)式的配料，并進(jìn)行了磁工質(zhì)的樣品制備實(shí)驗(yàn)，樣品的制備的簡要步驟基本為:根據(jù)鑭鐵硅基化合物胚料、均勻化熱處理、破碎成顆粒、熱成型、吸氫、機(jī)械加工成磁工質(zhì)，如圖1所示，圖1為鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的制備流程簡圖。具體步驟參考以下。[0051 ] 在第一種【具體實(shí)施方式】中，本文以La0.8Ce0.2Fei1.47Mn().23Si1.3為例進(jìn)彳丁制備及試驗(yàn)。具體制備方法如下:
[0052]Sll、根據(jù)La0.8Ce0.2Fen.JntL23Si1.3化學(xué)式配置原料，并將原料置于熔煉爐中制備鑭鐵硅基化合物，制備好的鑭鐵硅基化合物在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚?br>[0053]其中，高溫?zé)崽幚淼臏囟确秶梢詢?yōu)選為900°C至IlOOcC ;熱處理時(shí)間可以為24h至144h，并且熱處理后進(jìn)行淬火處理。
[0054]一般地，目前常用的熔煉爐為中頻感應(yīng)爐，在中頻感應(yīng)爐中可以制備1mm的薄板，當(dāng)然，薄板的厚度不局限于10mm，可以根據(jù)后續(xù)應(yīng)用適當(dāng)選擇合適厚度尺寸。制備好的La0.8Ce0.2Fei1.47Mn0.23Si1.3可以放入真空退火爐中，在1090°C以下進(jìn)行退火144h，并進(jìn)行淬火處理。
[0055]S12、將熱處理后的鑭鐵硅基化合物破碎成粒徑小于等于10um合金顆粒；
[0056]其中，后續(xù)實(shí)驗(yàn)證明粒徑小于等于10um時(shí)可提高后續(xù)熱壓成型的磁工質(zhì)的質(zhì)量。
[0057]當(dāng)然，破碎后的合金顆粒的粒徑不局限于本文上述，實(shí)驗(yàn)證明粒徑在100-120um范圍也能滿足后續(xù)加工工藝需求。
[0058]S13、將合金顆粒裝入熱壓爐中后，升溫至750°C，在30MPa壓力下保溫保壓15min，從而獲得塊狀磁工質(zhì)。
[0059]—般地，合金顆粒裝入熱壓爐中在真空環(huán)境下進(jìn)行熱壓成型；該實(shí)驗(yàn)給出了熱壓成型的一種具體條件，本文通過大量實(shí)驗(yàn)證明熱壓成型的條件為:在熱壓溫度范圍為400°C至1100°C。壓力為5MPa至90MPa的條件下進(jìn)行保壓15min至360min，均可以獲取符合使用條件的磁工質(zhì)。
[0060]S14、將熱壓成型的磁工質(zhì)采用機(jī)械加工的方式制備成厚的片；
[0061]其中磁工質(zhì)制備的形狀除了本實(shí)驗(yàn)中的片狀，還可以為槽形、顆粒狀，顆粒狀可以為規(guī)則形狀的顆粒，也可以為不規(guī)則形狀的顆粒，顆粒粒徑為0.lmm-2mm。
[0062I SI 5、將熱壓后塊體合金放入吸氫爐中吸氫，抽真空至5X10-1Pa后，充氫至
0.03Mpa，將爐內(nèi)溫度升溫至320°C保溫6h，進(jìn)而得到居里點(diǎn)在室溫附近的磁工質(zhì)。
[0063]一般充氫條件可以在以下范圍內(nèi)選取，在0.03MPa至0.2MPa的氫氣壓力、溫度為260 °C至350 °C條件下保溫2h至6h。
[0064]進(jìn)一步地，本文還對通過上述制備方法制取的1^().806().2?611.47111().233；[1.3磁工質(zhì)進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下。圖2為La0.8Ce0.2Fei1.47Mn().23Si1.3H1.8磁工質(zhì)在O到1.5T外磁場下居里溫度附近的等溫磁化曲線。圖3是根據(jù)M-B曲線利用麥克斯韋方程式計(jì)算出的等溫磁熵變AS，在293K下其最大等溫磁熵變?yōu)?.487J/Kg.K，圖4是用絕熱溫變直接測量儀測試Imm厚樣品的絕熱溫變?chǔ)?Tad，在293K下測得最大絕熱溫變?yōu)?.4K。圖5是測試5mm厚樣品的抗壓強(qiáng)度曲線，最大值為282Mpa。
[0065]在第二種【具體實(shí)施方式】中，本文還是以1^0.806().2?611.47]/[11().233；[1.3為例進(jìn)彳丁制備及試驗(yàn)。具體制備方法如下:
[0066]S21、根據(jù)La0.sCe0.2Fen.UMntL23Si1.3化學(xué)式配置原料，并將原料置于熔煉爐中制備鑭鐵硅基化合物，制備好的鑭鐵硅基化合物在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行高溫?zé)崽幚怼?br>[0067]S22、將熱處理后的鑭鐵硅基化合物破碎成粒徑小于等于10um合金顆粒；
[0068]S23、將合金顆粒裝入熱壓爐，合金顆粒裝入熱壓爐中后，升溫至900°C，在30MPa壓力下保溫保壓15min，從而獲得塊狀磁工質(zhì)。
[0069]S24、將熱壓成型的磁工質(zhì)采用機(jī)械加工的方式制備成Imm及5mm厚的片；
[0070]SI 5、將熱壓后塊體合金放入吸氫爐中吸氫，抽真空至5X10-1Pa后，充氫至
0.06Mpa，將爐內(nèi)溫度升溫至330 °C保溫6h。
[0071 ] 進(jìn)一步地，本文還對通過上述制備方法制取的La0.8Ce0.2Fei1.47Mn().23Si1.3磁工質(zhì)進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下。圖6為La0.8Ce0.2Fei1.47Mn().23Si1.3H1.8磁工質(zhì)在O到1.5T外磁場下居里溫度附近的等溫磁化曲線。圖7為根據(jù)M-B曲線利用麥克斯韋方程式計(jì)算出的等溫磁熵變?chǔ)?S，在293K下其最大等溫磁熵變?yōu)?0.996J/Kg.K，圖8為用絕熱溫變直接測量儀測試Imm厚樣品的絕熱溫變?chǔ)?Tad，在291K下測得最大絕熱溫變?yōu)?.5K。圖9為測試5mm厚樣品的抗壓強(qiáng)度曲線，最大值為304Mpa。
[0072]在第三種【具體實(shí)施方式】中，本文以La0.SCeth5Fen^Mnth23Sir3為例進(jìn)行制備及試驗(yàn)。其中具體制備方法與第二種【具體實(shí)施方式】的實(shí)驗(yàn)條件相同。
[0073]進(jìn)一步地，本文還對通過上述制備方法制取的1^().506().5?611.47111().233；[1.3磁工質(zhì)進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下。圖10為1^().506().5?611.47]/[11().233；[1.3111.8磁工質(zhì)在0到1.5T外磁場下居里溫度附近的等溫磁化曲線。圖11為根據(jù)M-B曲線利用麥克斯韋方程式計(jì)算出的等溫磁熵變?chǔ)?S，在281K下其最大等溫磁熵變?yōu)?.911J/Kg.K，圖12為用絕熱溫變直接測量儀測試Imm厚樣品的絕熱溫變?chǔ)?Tad，在283K下測得最大絕熱溫變?yōu)?.1K。圖13為測試5mm厚樣品的抗壓強(qiáng)度曲線，最大值為299Mpa。
[0074]在第四種【具體實(shí)施方式】中，本文以1^0.8?1'().2?611.17]/[11().233；[1.6為例進(jìn)彳丁制備及試驗(yàn)。其中具體制備方法與第二種【具體實(shí)施方式】的實(shí)驗(yàn)條件相同。
[0075]進(jìn)一步地，本文還對通過上述制備方法制取的1^0.8?1'().2?611.17111().233；[1.6磁工質(zhì)進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下。圖14是1^().8?1'().2?611.17111().233；[1.6111.8磁工質(zhì)在0到1.5T外磁場下居里溫度附近的等溫磁化曲線。圖15為根據(jù)M-B曲線利用麥克斯韋方程式計(jì)算出的等溫磁熵變?chǔ)?S，在299K下其最大等溫磁熵變?yōu)?.984J/Kg.K，圖16為用絕熱溫變直接測量儀測試Imm厚樣品的絕熱溫變?chǔ)?Tad，在299K下測得最大絕熱溫變?yōu)?.0K。圖17為測試5mm厚樣品的抗壓強(qiáng)度曲線，最大值為30 IMpa。
[0076]在第五種【具體實(shí)施方式】中，本文以1^0.5?1'().5?611.17]/[11().233；[1.6為例進(jìn)彳丁制備及試驗(yàn)。其中具體制備方法與第二種【具體實(shí)施方式】的實(shí)驗(yàn)條件相同。
[0077]進(jìn)一步地，本文還對通過上述制備方法制取的1^0.5?1'().5?611.17111().233；[1.6磁工質(zhì)進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下。圖18為La0.5PrQ.SFemMntL23Si1.6?.8磁工質(zhì)在O到1.5T外磁場下居里溫度附近的等溫磁化曲線。圖19為根據(jù)M-B曲線利用麥克斯韋方程式計(jì)算出的等溫磁熵變?chǔ)?S，在289K下其最大等溫磁熵變?yōu)?.919J/Kg.K，圖20為用絕熱溫變直接測量儀測試Imm厚樣品的絕熱溫變?chǔ)?Tad，在289K下測得最大絕熱溫變?yōu)?.3K。圖21為測試5mm厚樣品的抗壓強(qiáng)度曲線，最大值為306Mpa。
[0078]從以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，本文所提供的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)可以采用熱壓成型工藝成型為塊體，避免引入膠粘劑等雜質(zhì)成分，并且成型后磁工質(zhì)性能滿足使用要求。
[0079]在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，本文還進(jìn)一步公開了一種磁制冷機(jī)，該磁制冷劑包含上述任一項(xiàng)所述的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)或由上述任一項(xiàng)所述制備方法制備的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)。
[0080]因磁制冷機(jī)具有上述鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)或由上述任一項(xiàng)所述制備方法制備的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)，故磁制冷機(jī)也具備鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的上述技術(shù)效果，在此不做贅述。
[0081 ]以上對本發(fā)明所提供的一種鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)及其制備方法、磁制冷機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鑭鐵娃基氫化物磁工質(zhì)，其特征在于，其化學(xué)式為Lai—aRa(Fei—b-cMbSic；)i3Hd，其中，R為下述稀土元素的一者或幾者的組合物，所述稀土元素為:Ce、Pr、Nd、Sm、EU、Gd、Tb、07、此4匕1'111、￥13、1^、5(3、￥0的取值范圍為0-0.5;]\1為11、￥、(>、]\111、(:0、附、01、211、63中的一者或幾者的組合物;b的取值范圍為0.005-0.05，c的取值范圍為0.069-0.162;d的取值范圍為 0-2 02.如權(quán)利要求1所述的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)，其特征在于，顆粒狀磁工質(zhì)呈顆粒狀或片狀或槽形;其中， 所述顆粒狀的粒度范圍為0.所述片狀或槽形的磁工質(zhì)薄片的厚度范圍為0.1mm-lOmm。3.如權(quán)利要求1或2所述的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)，其特征在于，所述鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的居里溫度在253°C至313°C范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。4.一種權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的制備方法，其特征在于，該制備方法按以下步驟進(jìn)行: 根據(jù)所述鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的化學(xué)式配置原料，并將原料置于熔煉爐中制備鑭鐵硅基化合物，制備好的鑭鐵硅基化合物在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚?將熱處理后的鑭鐵硅基化合物破碎成合金顆粒； 將合金顆粒裝入熱壓爐，在真空環(huán)境下進(jìn)行熱壓成型； 將熱壓后塊體合金放入吸氫爐中吸氫，得到居里點(diǎn)在室溫附近的磁工質(zhì)。5.如權(quán)利要求4所述的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的制備方法，其特征在于，熱壓成型后塊體合金進(jìn)行吸氫前，還進(jìn)一步采用機(jī)械加工的方式制備成片狀、槽形、顆粒狀。6.如權(quán)利要求4或5所述的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的制備方法，其特征在于，鑭鐵硅基化合物高溫?zé)崽幚淼臏囟确秶鸀?00°C至1100°C;熱處理時(shí)間為24h至144h，并且熱處理后進(jìn)行淬火處理。7.如權(quán)利要求4或5所述的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的制備方法，其特征在于，熱壓成型的條件為:在熱壓溫度范圍為400°C至1100°C。壓力為5MPa至90MPa的條件下進(jìn)行保壓15min至360min。8.如權(quán)利要求4或5所述的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的制備方法，其特征在于，充氫條件為:在0.03MPa至0.2MPa的氫氣壓力、溫度為260°C至350°C條件下保溫2h至6h。9.如權(quán)利要求4所述的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)的制備方法，其特征在于，鑭鐵硅基化合物破碎成合金顆粒步驟中顆粒粒徑小于等于300um。10.—種磁制冷機(jī)，其特征在于，包含權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)或由權(quán)利要求4至9任一項(xiàng)所述制備方法制備的鑭鐵硅基氫化物磁工質(zhì)。
【文檔編號(hào)】C22C38/02GK105957672SQ201610426134
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】程娟, 黃焦宏, 劉翠蘭, 李兆杰, 金培育, 張 成, 張英德, 李晨辰, 王強(qiáng)
【申請人】包頭稀土研究院