CN107537990A - 一种La–Fe–Si系薄板材的快速液态成型方法 - Google Patents

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戴雨廷
徐智帅
郑红星
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Abstract

本发明公开了一种La–Fe–Si系薄板材的快速液态成型方法，其特征在于，采用快速液态成型装置将La1+xFe13‑ySiy合金熔体快速充入40mm╳60mm╳2mm铜模腔体，在离心力作用下成型，停止加热冷却5～10分钟，从铜模内取出，即得到铸态薄板材。该铸态薄板材放在真空热处理炉中，于1373～1473K温度下进行1～2小时等温水淬处理，然后将上述水淬处理后的铸态薄板材在2T磁场下进行测试，测试结果为：磁熵变峰值为24.2～26.2J/kgK，弯曲断裂强度为120.4～127.5MPa，其制冷性能和力学性能均有提高。

Description

一种La–Fe–Si系薄板材的快速液态成型方法
技术领域
本发明涉及一种制备La–Fe–Si系薄板材的快速液态成型方法，属磁制冷材料技术领域。
背景技术
室温磁制冷技术具有高效节能的特点，在低碳环保的社会发展理念驱动下得以发展。室温磁制冷三大核心技术中的热交换系统和稀土永磁体的设计与加工制造是成熟技术。其中La–Fe–Si系合金是一种具有发展前途的室温磁制冷材料，但是，该磁制冷材料的脆性大，耐冲击性差，耐腐蚀差，导致难以规模化加工成磁制冷样机所需的产品，为此，需将La–Fe–Si系磁制冷材料制成薄板，以避免长时间的高温热处理以及复杂的机械再加工。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种La–Fe–Si系薄板材的快速液态成型方法，该方法能将La–Fe–Si系磁制冷材料制成薄板，降低高温热处理时间，显著提高材料的制冷和力学性能。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明的一种La–Fe–Si系薄板材快速液态成型方法，其特征在于，采用快速液态成型装置将La1+x Fe13-y Si y 合金熔体快速充入40mm╳60mm╳2mm铜模腔体，冷却5～10分钟后，从铜模内取出，即得到薄板材，其具体过程和步骤如下：
(1).按照La1+x Fe13-y Si y ，其中0≤x≤1，1≤y≤1.6的比例配备120～150g的镧、铁、硅原材料；
(2).将步骤(1)的原料放入快速液态成型装置中的三氧化二铝陶瓷坩埚内进行熔炼，熔炼温度为1900～2000K，保温时间为5～10分钟；
(3).将快速液态成型装置中的拉杆向上提拉，导流孔开启，La1+x Fe13-y Si y 合金熔体从三氧化二铝陶瓷坩埚底部的导流孔流出，沿着导流槽浇入下方的、以转速为900～4500rpm的高速旋转铜模，在离心力作用下使La1+x Fe13-y Si y 合金熔体快速充入尺寸为40mm╳60mm╳2mm铜模腔体，在离心力作用下成型，停止加热冷却5～10分钟，从铜模内取出，即得到铸态薄板材；
(4). 将对步骤(3)获得的铸态薄板材放在真空热处理炉中，于1373～1473K温度下进行1～2小时等温水淬处理，然后将上述水淬处理后的铸态薄板材在2T磁场下进行测试，测试结果为：磁熵变峰值为24.2～26.2J/kgK，弯曲断裂强度为120.4～127.5MPa，其制冷性能和力学性能均有提高。
与现有技术相比，本发明具有如下突出的优点：
本发明方法采用薄板材快速液态成型装置制备速度快，高温热处理时间较短，获得的La–Fe–Si板材制冷性能和力学性能均有明显提高。
附图说明
图1为本发明“一种La–Fe–Si系薄板材的快速液态成型装置”的示意图。
具体实施方式
现对本发明方法通过具体实施例进一步说明如下：
参见图1，本发明采用的一种La–Fe–Si系薄板材的快速液态成型装置由与高频感应真空熔炼炉控制柜相连的拉杆1、陶瓷坩埚2 和感应加热器3、合金熔体4组成，陶瓷坩埚2位于高频感应加热器3内，陶瓷坩埚2的底部中心开有导流孔5; 导流孔5下设有用于引导熔体流入铜模的导流槽6；导流孔5与拉杆2连接，拉杆2可沿导流孔5上下直线移动，用于控制导流孔5导通或断开，当拦杆向上移动打开导流孔5时，液态金属在重力作用下由导流孔5流出，沿着导流槽6进入铜模7腔体内，即得到形成的薄板材。
实施例1
一种La–Fe–Si系薄板材的快速液态成型方法，其具体步骤如下：
(1). 按照La1Fe11.6Si1.4的比例配备约150g的镧、铁、硅原材料；
(2). 将步骤(1)的原料放入高频感应快速液态成型装置中的三氧化二铝陶瓷坩埚2中进行熔炼，熔炼温度为1900K，保温5分钟；
(3). 将快速液态成型装置中的拉杆1向上提拉，导流孔5开启，La1Fe11.6Si1.4合金熔体从三氧化二铝陶瓷坩埚底部的导流孔5流出，沿着导流槽6进入下方的、以转速为1500rpm的铜模7，在离心力作用下使La1Fe11.6Si1.4合金熔体快速充入尺寸为40mm╳60mm╳2mm铜模腔体成型，停止加热10分钟后，从铜模内取出，得到铸态薄板材；
(4). 将步骤(3)获得的铸态薄板材放在真空热处理，于1373K温度下进行1小时等温水淬处理，然后将上述水淬处理后的铸态薄板材在2T磁场条件下进行测试，测试结果为：磁熵变峰值为24.2J/kgK，弯曲断裂强度为123.2MPa，其制冷性能和力学性能均有提高。
实施例2
本实施例2的一种La–Fe–Si系薄板材的快速液态成型方法，其具体步骤如下：
(1). 按照La1.5Fe11.6Si1.4配备约150g的镧、铁、硅原材料；
(2). 将步骤(1)的原料放入高频感应快速液态成型装置中的三氧化二铝陶瓷坩埚2中进行熔炼，熔炼温度为2000K，保温8分钟；
(3). 将快速液态成型装置中的拉杆1向上提拉，导流孔5开启，La1.5Fe11.6Si1.4合金熔体从三氧化二铝陶瓷坩埚底部的导流孔5流出，沿着导流槽6进入下方的、以转速为3000rpm的铜模7，在离心力作用下使La1.5Fe11.6Si1.4合金熔体快速充入尺寸为40mm╳60mm╳2mm铜模腔体成型，停止加热10分钟后，从铜模内取出，得到铸态薄板材；
(4). 将步骤(3)获得的铸态薄板材放在真空热处理，于1423K温度下进行2小时等温水淬处理，然后将上述水淬处理后的铸态薄板材在2T磁场条件下进行测试，测试结果为：磁熵变峰值为26.2J/kgK，弯曲断裂强度为127.5MPa，其制冷性能和力学性能均有提高。
实施例3
本实施例3的一种La–Fe–Si系薄板材的快速液态成型方法，其具体步骤如下：
(1). 按照La2Fe11.6Si1.4的比例配备约150g的镧、铁、硅原材料；
(2). 将步骤(1)的原料放入高频感应快速液态成型装置中的三氧化二铝陶瓷坩埚2中进行熔炼，熔炼温度为1950K，保温10分钟；
(3). 将快速液态成型装置中的拉杆1向上提拉，导流孔5开启，La2Fe11.6Si1.4合金熔体从三氧化二铝陶瓷坩埚底部的导流孔5流出，沿着导流槽6浇入下方的、以转速为4500rpm的铜模7，在离心力作用下使La2Fe11.6Si1.4合金熔体快速充入尺寸为40mm╳60mm╳2mm铜模腔体成型，停止加热10分钟后，从铜模内取出，得到铸态薄板材；
(4). 将步骤(3)获得的铸态薄板材放在真空热处理，于1473K温度下进行1小时等温水淬处理，然后将上述水淬处理后的铸态薄板材在2T磁场条件下进行测试，测试结果为：磁熵变峰值为25.8J/kgK，弯曲断裂强度为120.4MPa，其制冷性能和力学性能均有提高。

Claims (1)

1.一种La–Fe–Si系薄板材快速液态成型方法，其特征在于，该方法采用快速液态成型装置将La1+x Fe13-y Si y 合金熔体快速充入40mm╳60mm╳2mm铜模腔体，冷却5～10分钟后，从铜模内取出，即得到薄板材，其具体过程和步骤如下：
(1).按照La1+x Fe13-y Si y ，其中0≤x≤1，1≤y≤1.6的比例配备120～150g的镧、铁、硅原材料；
(2).将步骤(1)的原料放入快速液态成型装置中的三氧化二铝陶瓷坩埚内进行熔炼，熔炼温度为1900～2000K，保温时间为5～10分钟；
(3).将快速液态成型装置中的拉杆向上提拉，导流孔开启，La1+x Fe13-y Si y 合金熔体从三氧化二铝陶瓷坩埚底部的导流孔流出，沿着导流槽浇入下方的、以转速为900～4500rpm的高速旋转铜模，在离心力作用下使La1+x Fe13-y Si y 合金熔体快速充入尺寸为40mm╳60mm╳2mm铜模腔体，在离心力作用下成型，停止加热冷却5～10分钟，从铜模内取出，即得到铸态薄板材；
(4).将对步骤(3)获得的铸态薄板材放在真空热处理炉中，于1373～1473K温度下进行1～2小时等温水淬处理，然后将上述水淬处理后的铸态薄板材在2T磁场下进行测试，测试结果为：磁熵变峰值为24.2～26.2J/kgK，弯曲断裂强度为120.4～127.5MPa，其制冷性能和力学性能均有提高。
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