CN100465310C - 室温磁制冷工质材料Gd5Si2Ge2的制备方法 - Google Patents

室温磁制冷工质材料Gd5Si2Ge2的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100465310C
CN100465310C CNB200510111924XA CN200510111924A CN100465310C CN 100465310 C CN100465310 C CN 100465310C CN B200510111924X A CNB200510111924X A CN B200510111924XA CN 200510111924 A CN200510111924 A CN 200510111924A CN 100465310 C CN100465310 C CN 100465310C
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
magnetic
under
working material
room temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB200510111924XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN1804066A (zh
Inventor
侯雪玲
孔俊峰
李士涛
张少杰
张岸
倪建森
徐晖
沈绍义
周邦新
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LUOKE MAGNETIC INDUSTRY Co Ltd SHANGHAI
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
LUOKE MAGNETIC INDUSTRY Co Ltd SHANGHAI
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LUOKE MAGNETIC INDUSTRY Co Ltd SHANGHAI, University of Shanghai for Science and Technology filed Critical LUOKE MAGNETIC INDUSTRY Co Ltd SHANGHAI
Priority to CNB200510111924XA priority Critical patent/CN100465310C/zh
Publication of CN1804066A publication Critical patent/CN1804066A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100465310C publication Critical patent/CN100465310C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明涉及一种室温磁制冷工质材料Gd5Si2Ge2的制备方法，属特殊合金材料的制备及磁性处理技术领域。本发明方法的工艺步骤为：(1)按传统方法粉末冶金法制得的Gd5Si2Ge2合金铸锭，然后在保护气氛下经破碎和研磨，制得粒度为2～30um的粉末；(2)将该粉末装于沿磁场方向具有高磁导率材料的模具腔内，在压制前先进行充磁，限在100～150安培电流磁场下将粉末进行磁场取向；(3)在专用的充磁成型装置中进行压制，先在0.4～4.0kg/cm2压力下压制，再在150～215Mpa压力的等静压下进一步压制；(4)将压坯在真空度为2.5～7.0×10-3Pa、温度为850～1500℃下进行真空烧结，再在相同真空度、温度为850～1000℃下进行真空热处理；最终制得室温制冷Gd5Si2Ge2工质材料。

Description

室温磁制冷工质材料Gd5Si2Ge2的制备方法
技术领域
本发明涉及一种室温磁制冷工质材料Gd5Si2Ge2的制备方法，属特殊合金材料制备及磁性处理技术领域。
背景技术
高新绿色磁制冷技术，与传统制冷技术相比，具有对臭氧层无破坏作用，无温室效应、噪音小、可靠性高、效率高等优势备受欢迎。目前使磁制冷技术发展受到限制的是其核心材料磁制冷工质的磁热效应较低；为此，国内外科学工作者用很高的外加磁场如超导磁场、电磁铁磁场来激发磁制冷工质产生高磁热效应。由于这些磁场结构复杂，价格昂贵，给磁制冷技术的商业化带来很大的阻力。为此，开发具有高磁热效应的磁制冷工质材料已成为磁制冷技术发展的关键。Gd5Si2Ge2作为一种较好的磁制冷工质材料在近年来得到广泛的重视。
目前在Gd5Si2Ge2磁制冷工质材料的研究中，以美国依阿华大学Ames实验室研究的Gd5Si2Ge2合金为代表，它采用熔炼铸锭法或者用熔体快淬法制备非晶，再经热处理使其形成纳米晶，制成纳米晶磁制冷工质合金材料。然而，该材料在作为室温磁制冷工质材料时，其内部的磁畴结构与磁矩在工质材料中排列混乱，必须要给与较高的外加磁场变化让其本来混乱的的磁矩与磁畴重新排列，以产生高的磁热效应。
一般来说，磁制冷技术领域的科技工作者利用该材料的特性来运作，其工作原理是：将开始时无外加磁场下的工质材料因其磁矩取向无规则性，磁熵大；接着就加一外加磁场给予磁化，使其磁畴磁矩择优取向有序，也即材料内部电子自旋有序，使磁熵下降，于是排放热量；随后再去掉外加磁场即退磁，磁畴磁矩又成为取向无序，磁熵又增大，于是工质材料从外界吸热，如此反复循环达到制热、制冷效果。
目前的室温磁制冷Gd5Si2Ge2工质材料，在制备工艺上也存在一定缺陷。其一是由于工艺上热处理环节不适当，使材料内部的磁矩和磁畴难以有序无序排列，一定需要较高的外加磁场才能使其本来混乱的磁矩与磁畴重新整齐排列；其二是在磁场变化下磁畴与磁矩未能达到有序无序的完全转变，因而影响了磁制冷效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种室温磁制冷工质材料Gd5Si2Ge2的制备方法。本发明的另一目的是将室温制冷工质材料Gd5Si2Ge2在压制前粉末状态时先作磁场取向处理，以提高材料内部的磁畴与磁矩在外加磁场变化下有序无序排列的效率，从而提高其制冷与制热的效率。
本发明一种室温磁制冷工质材料Gd5Si2Ge2的制备方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：
a.首先将经处理好的高纯度原料Gd、Si、Ge以Gd5Si2Ge2化学计量进行配方，得到配合料，将该配合料放置于真空度为2.5～7.0×10-2Pa的中频感应炉中在充氩气氛下进行熔炼，制得合金铸锭；然后在保护气氛下破碎成粒度为0.5～2.0mm的颗粒；将该0.5～2.0mm颗粒在保护液体下于高能球磨机中研磨成粒度为2～30um的粉末；
b.将步骤a中制备的Gd5Si2Ge2粉末装于沿磁场方向具有高磁导率材料的模具腔内，在粉末压制前先进行充磁，反复充磁多次，并在12～17安培电流状态下退磁，交错循环多次；
c.然后将该与磁场方向取向一致的粉末进行压制，压制在专用的充磁成型装置中进行；该装置包括有特殊的组合模具、脉冲磁场和油压机，粉末磁场取向所施加的磁感应强度为1.5T；Gd5Si2Ge2粉末在该装置的模具腔中，通过启动油压机加压，开始先在0.5～4.0kg/cm2压力下进行压制，随后将压坯再在150～215MPa压力的等静压下进一步压制；
d.将压制好的坯料在真空度为2.5～7.0×10-3Pa、温度为850～1500℃范围内进行真空烧结，使其致密化，再在真空度为2.5～7.0×10-3Pa、温度为850～1000℃下进行真空热处理，使其均匀化；最终制得室温磁制冷Gd5Si2Ge2工质材料。
在制备过程中，粉末磁场取向所施加的磁感应强度为0.5～2.0T。
本发明方法的特点如下所述：
(1)本发明方法中，在制备Gd5Si2Ge2工质材料开始时，在压制前粉末状态时就作磁场取向处理，使其粉粒内部的磁畴和磁矩取向排列有序；在烧结的过程中，虽磁矩又会处于无序排列，但这时的无序排列对曾经取向排列的磁畴和磁矩的有序排列具有记忆效应，能在短时间内在外加磁场变化的刺激下恢复到原来的有序排列状态。经上述处理后，材料中磁畴和磁矩的有序无序排列所需要的加外磁场会变小，克服了传统工艺中没有事先磁场取向引起的缺陷。
(2)不但所需的外加磁场变小，而且在较小的外加磁场变化下，能使磁畴和磁矩的有序与无序的转变完全化，且对磁场敏感响应快，从而提高了磁热效应的工作效率。
(3)本发明方法的处理工艺可提高工质材料的磁矩密度和磁畴密度，因磁热效应与这些密度有很大关系，高的磁矩密度和磁畴密度，在外加磁场和温度变化下会产生高的磁熵变化，从而产生高的磁热效应。
附图说明
图1为本发明方法中所用的Gd5Si2Ge2工质材料粉末颗粒磁场取向时的模具示意图。
具体实施方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。
实施例1
本发明实施例的工艺过程和步骤如下所述：
(1)首先将经处理好的高纯度原料Gd、Si、Ge以Gd5Si2Ge2化学计量进行配方，得到配合料，将该配合料放置于真空度为5.0×10-2Pa的中频感应炉中在充氩气氛下进行熔炼，制得合金铸锭；然后在保护气氛下破碎成平均粒度为1.0mm的颗粒，将该颗粒在保护液体下于高能球磨机中研磨成平均粒度为20um的粉末；
(2)将上述Gd5Si2Ge2粉末装于沿磁场方向具有高磁导率材料的模具腔内(参见图1)，在粉末压制前先进行充磁，即在130安培的电流磁场下将粉末进行磁场取向，反复充磁多次，并在15安培电流状态下退磁，交错循环多次；
(3)然后将该与磁场方向取向一致的粉末进行压制，压制在专用的充磁成型装置中进行，该装置包括有特殊的组合模具、脉冲磁场和油压机(在图1中仅示出模具)，粉末磁场取向所施加的磁感应强度为1.5T(特斯拉)；Gd5Si2Ge2粉末在该装置的模具腔中，通过启动油压机加压，开始先在3.0kg/cm2压力下进行压制，随后将压坯再在200MPa压力的等静压下进一步压制；
(4)将压制好的坯料在真空度为5.0×10-3Pa、温度为1450℃下进行真空烧结，使其致密化，再在真空度为5.0×10-3Pa、温度为950℃下进行真空热处理，使其均匀化；最后制得室温磁制冷Gd5Si2Ge2工质材料。

Claims (1)

1.一种室温磁制冷工质材料Gd5Si2Ge2的制备方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：
a.首先将经处理好的高纯度原料Gd、Si、Ge以Gd5Si2Ge2化学计量进行配方，得到配合料，将该配合料放置于真空度为2.5～7.0×10-2Pa的中频感应炉中在充氩气氛下进行熔炼，制得合金铸锭；然后在保护气氛下破碎成粒度为0.5～2.0mm的颗粒；将该0.5～2.0mm颗粒在保护液体下于高能球磨机中研磨成粒度为2～30μm的粉末；
b.将步骤a中制备的Gd5Si2Ge2粉末装于沿磁场方向具有高磁导率材料的模具腔中，在粉末压制前先进行充磁，反复充磁多次，并在12～17安培电流状态下退磁，交错循环多次；
c.然后将该与磁场方向取向一致的粉末进行压制，压制在专用的充磁成型装置中进行；该装置包括有特殊的组合模具、脉冲磁场和油压机，粉末磁场取向所施加的磁感应强度为1.5T；Gd5Si2Ge2粉末在该装置的模具腔中，通过启动油压机加压，开始先在0.5～4.0kg/cm2压力下进行压制，随后将压坯再在150～215MPa压力的等静压下进一步压制；
d.将压制好的坯料在真空度为2.5～7.0×10-3Pa、温度为850～1500℃范围内进行真空烧结，使其致密化，再在真空度为2.5～7.0×10-3Pa、温度为850～1000℃下进行真空热处理，使其均匀化；最终制得室温磁制冷Gd5Si2Ge2工质材料。
CNB200510111924XA 2005-12-23 2005-12-23 室温磁制冷工质材料Gd5Si2Ge2的制备方法 Expired - Fee Related CN100465310C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB200510111924XA CN100465310C (zh) 2005-12-23 2005-12-23 室温磁制冷工质材料Gd5Si2Ge2的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB200510111924XA CN100465310C (zh) 2005-12-23 2005-12-23 室温磁制冷工质材料Gd5Si2Ge2的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1804066A CN1804066A (zh) 2006-07-19
CN100465310C true CN100465310C (zh) 2009-03-04

Family

ID=36866211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB200510111924XA Expired - Fee Related CN100465310C (zh) 2005-12-23 2005-12-23 室温磁制冷工质材料Gd5Si2Ge2的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100465310C (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101477864B (zh) * 2008-10-15 2011-11-23 瑞科稀土冶金及功能材料国家工程研究中心有限公司 具有大磁热效应的稀土磁制冷材料及其制备工艺
CN101555563B (zh) * 2009-04-30 2011-08-31 上海大学 低磁场下具有巨磁热效应的Gd5Si2-xGe2-xZn2x和Gd5Si2-yGe2Zny合金
CN101906563B (zh) * 2010-08-31 2013-04-10 沈阳理工大学 一种具有高效室温磁制冷性能的MnAsP化合物的制备方法
CN103205590B (zh) * 2013-04-27 2015-01-07 北京工业大学 磁制冷材料的一种制备工艺
CN103624491A (zh) * 2013-11-22 2014-03-12 四川大学 一种磁制冷材料成型工艺
CN104923790B (zh) * 2014-11-25 2018-08-17 安泰科技股份有限公司 一种钆块体材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1332261A (zh) * 2001-07-12 2002-01-23 四川大学 稀土钆系磁致冷合金
CN1394933A (zh) * 2002-07-01 2003-02-05 南京大学 铁磁性室温磁制冷材料及其制造方法
US20050172643A1 (en) * 2003-06-30 2005-08-11 Lewis Laura J.H. Enhanced magnetocaloric effect material

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1332261A (zh) * 2001-07-12 2002-01-23 四川大学 稀土钆系磁致冷合金
CN1394933A (zh) * 2002-07-01 2003-02-05 南京大学 铁磁性室温磁制冷材料及其制造方法
US20050172643A1 (en) * 2003-06-30 2005-08-11 Lewis Laura J.H. Enhanced magnetocaloric effect material

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
室温磁致冷工质的选用原则及制备技术. 钟喜春等.材料科学与工程，第20卷第3期. 2002
室温磁致冷工质的选用原则及制备技术. 钟喜春等.材料科学与工程，第20卷第3期. 2002 *
改善GdSiGe室温磁致冷材料磁热性能的途径. 黄苍碧等.中国稀土学报，第21卷第4期. 2003
改善GdSiGe室温磁致冷材料磁热性能的途径. 黄苍碧等.中国稀土学报，第21卷第4期. 2003 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1804066A (zh) 2006-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100465310C (zh) 室温磁制冷工质材料Gd5Si2Ge2的制备方法
CN104576028B (zh) 富铈各向异性纳米晶稀土永磁体的制备方法
CN106373688A (zh) 一种制备稀土永磁材料的方法
WO2013027592A1 (ja) 磁石用圧粉成形体の製造方法、磁石用圧粉成形体、及び焼結体
CN103331449A (zh) 一种超高塑性双尺度分布的超细晶/微米晶块体铁材料及其制备方法
CN101786163B (zh) 高性能室温磁致冷纳米块体材料的制备方法
CN102766835B (zh) 一种制备高性能SmCo永磁材料的方法
CN101368243B (zh) 室温磁制冷工质材料Y2Fe17的制备方法
CN108642464A (zh) 一种高纯钌溅射靶材的制备方法
CN109524190A (zh) 一种稀土—铁—硅基磁制冷复合材料及其制备方法
JPH0366105A (ja) 希土類系異方性粉末および希土類系異方性磁石
CN113223846A (zh) 一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法
CN101673605B (zh) 各向异性纳米/非晶复相块体永磁材料及其制备方法
Lalana Permanent magnets and its production by powder metallurgy
CN105702406B (zh) 一种MnAlC基高矫顽力永磁材料及其制备方法
CN109411225A (zh) 一种钐钴磁体的制备工艺
CN102543304A (zh) 一种MgB2超导线材的制备方法
EP1770177B1 (en) Method for preparing a magnetostrictive material
Gutfleisch et al. Backward extruded NdFeB HDDR ring magnets
JPH0411703A (ja) 希土類磁石の製造方法
CN106971803A (zh) 一种全致密各向异性NdFeB/MnBi混合永磁的制备方法
CN106057461A (zh) 一种各向异性块状纳米复合永磁体及其制备方法
CN1743479A (zh) 一种采用主辅合金粉末冶金技术制造稀土超磁致伸缩材料的方法
CN101376801A (zh) 室温磁制冷工质材料及其制备方法
CN109811163A (zh) 一种烧结稀土超磁致伸缩材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090304

Termination date: 20111223