CN111755187A - 一种用于拓宽镧铁硅合金磁制冷工作温区的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于拓宽镧铁硅合金磁制冷工作温区的制备方法，利用该制备方法能够拓宽镧铁硅合金的工作温区，并使镧铁硅合金具有高磁熵变和低驱动磁场。该制备方法包括以下步骤：(1)制备镧铁硅合金粉末：按比例配置LaFe13‑xSix合金原料，将LaFe13‑xSix合金原料进行熔炼形成合金铸锭，合金铸锭依次经过甩带、退火、淬火和研磨，制成镧铁硅合金粉末；(2)高压退火处理：对镧铁硅合金粉末进行高压退火处理，其中压力为0.5～1.5GPa，退火温度为500℃至700℃，退火时长为20min至35min。
Description
技术领域
本发明涉及磁制冷材料领域，尤其涉及一种用于拓宽镧铁硅合金磁制冷工作温区的制备方法。
背景技术
基于材料磁热效应的磁制冷技术因其具有绿色环保、高效节能、稳定可靠、轻便低噪等优点受到世界各国的日益重视。NaZn13相LaFe13-xSix合金因其具有较好的磁热性能、丰富的磁晶耦合行为以及低廉的价格，成为磁制冷工质的理想材料。但是，它的铁磁-顺磁相变在很窄的温度范围内就能完成，导致其磁制冷工作温区非常狭窄，限制了进一步应用。因此寻找一种能使LaFe13-xSix合金具有宽磁制冷工作温区、高磁熵变、低驱动磁场的制备方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于拓宽镧铁硅合金磁制冷工作温区的制备方法，利用该制备方法能够拓宽镧铁硅合金的工作温区，并使镧铁硅合金具有高磁熵变和低驱动磁场。
一种用于拓宽镧铁硅合金磁制冷工作温区的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(1)制备镧铁硅合金粉末：按比例配置LaFe13-xSix合金原料，将LaFe13-xSix合金原料进行熔炼形成合金铸锭，合金铸锭依次经过甩带、退火、淬火和研磨，制成镧铁硅合金粉末；
(2)高压退火处理：对镧铁硅合金粉末进行高压退火处理，其中压力为0.5～1.5GPa，退火温度为500℃～700℃，退火时长为20min至35min。优选的，LaFe13-xSix合金为LaFe11.6Si1.4合金。优选的，甩带速度为20m/s。甩带速度指的是，甩带机中铜辊的转速。优选的，退火温度为1100℃，退火时长为3天。优选的，淬火为冰水淬火。
作为优选的方案，高压退火处理中，压力为1GPa。
作为优选的方案，高压退火处理中，退火温度为600℃。
作为优选的方案，高压退火处理中，退火时长为30min。
作为优选的方案，高压退火处理过程中，对镧铁硅合金粉末进行密封包裹，使其与外界隔绝。如此，可以避免镧铁硅合金在高压退火处理过程中发生氧化。优选的，用箔纸对镧铁硅合金粉末进行密封包裹，箔纸由钽、铝、铜或铂制成。
作为优选的方案，将镧铁硅合金粉末封入石墨管加热器中，然后将石墨管加热器置于六面顶压机上，对镧铁硅合金粉末进行高压退火处理。
本发明的有益效果：高压退火处理能够有效拓宽镧铁硅合金的制冷温区，经过高压退火处理后镧铁硅合金的磁熵半峰宽提高将近66％，显著提高镧铁硅合金的制冷能力。
附图说明
图1是本发明的对比例、实施例1和实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品的室温XRD衍射数据对比图。
图2是本发明的对比例、实施例1和实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品的磁化强度随温度的变化曲线图。
图3是本发明的对比例、实施例1和实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品的归一化磁化强度关于温度的一阶导数随温度的变化曲线图。
图4是本发明的对比例中制备的LaFe13-xSix合金样品在不同温度下的初始磁化曲线。
图5是本发明的实施例1中制备的LaFe13-xSix合金样品在不同温度下的初始磁化曲线。
图6是本发明的实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品在不同温度下的初始磁化曲线。
图7是本发明的对比例中制备的LaFe13-xSix合金样品在0～5T的磁场范围内的磁熵变随磁场和温度变化的三维图。
图8是本发明的实施例1中制备的LaFe13-xSix合金样品在0～5T的磁场范围内的磁熵变随磁场和温度变化的三维图。
图9是本发明的实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品在0～5T的磁场范围内的磁熵变随磁场和温度变化的三维图。
图10是本发明对比例、实施例1和实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品在5T的磁场下磁熵变随温度的变化曲线图。
图11是本发明对比例、实施例1和实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品的磁熵半峰宽随磁场的变化曲线图。
图12是文献报道的磁制冷材料Gd(在图中表示为A)、Gd5Si2Ge2(在图中表示为B)和LaFe11.6Si1.4(在图中表示为C)与本发明对比例、实施例1和实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品的有效制冷能力对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。这些实施例仅用于说明本发明的目的，其不以任何方式限制本发明的范围。
对比例
本对比例中，镧铁硅磁制冷合金的制备方法依次包括以下步骤：
步骤1、按比例配置LaFe13-xSix合金原料，将LaFe13-xSix合金原料放入熔炼炉中，在5×10-3Pa的真空度下将高纯氩气通入熔炼炉，利用电弧熔炼法对LaFe13-xSix合金原料进行熔炼，从而获得LaFe13-xSix合金铸锭；其中LaFe13-xSix合金为LaFe11.6Si1.4合金。
步骤2、将LaFe13-xSix合金铸锭放入熔体快淬甩带机中进行甩带，获得LaFe13-xSix合金条带，其中甩带速度为20m/s。
步骤3、将LaFe13-xSix合金条带封装在高真空石英管中，然后放入高温炉中进行退火处理，退火温度为1100℃、退火时间为3天，退火处理后将LaFe13-xSix合金条带快速取出并进行冰水淬火。
步骤4、将LaFe13-xSix合金条带研磨成LaFe13-xSix合金粉末样品。
实施例1
本实施例采用一种用于拓宽镧铁硅合金磁制冷工作温区的制备方法，该制备方法与对比例的区别在于：本实施例还对LaFe13-xSix合金粉末样品进行高压退火处理。也就是说，在本实施例的制备方法中，除了对比例中的步骤1～4之外，还包括高压退火处理。具体地，高压退火处理依次包括：
步骤5：用钽箔将LaFe13-xSix合金粉末进行密封包裹，其中LaFe13-xSix合金粉末的质量为0.8g。在一些实施方式中，可以用铝、铜或铂制成的箔纸对LaFe13-xSix合金粉末进行密封包裹，使得LaFe13-xSix合金粉末在高压退火处理过程中与外界隔绝，从而防止合金粉末的氧化。
步骤6：将钽箔包裹的LaFe13-xSix合金粉末压入石墨管加热器中，在六面顶压机上进行高压退火处理，其中压力为1GPa，退火温度为600℃，退火时长为30min。
在一些实施例中，高压退火处理中，压力为0.5～1.5GPa。
在一些实施例中，高压退火处理中，退火温度为500℃～700℃。
在一些实施例中，高压退火处理中，退火时长为20min至35min。
实施例2
本实施例的制备方法与实施例1类似。在本实施例中，制备方法与实施例1区别仅在于：高压退火处理过程中，对样品施加的压力为4GPa。
具体地，在本实施例中，用步骤6’替换实施例1中的步骤6，其中步骤6’具体为：将钽箔包裹的LaFe13-xSix合金粉末压入石墨管加热器中，在六面顶压机上进行高压退火处理，其中压力为4GPa，退火温度为600℃，退火时长为30min。
样品性能检测结果分析
将对比例、实施例1和实施例2制备的LaFe13-xSix合金样品进行性能检测，并将其检测结果进行对比。
物相结构检测
利用X射线衍射仪分别对本发明在对比例、实施例1和实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品进行物相结构检测，检测结果如图1所示。通过对衍射谱分析和索引可以发现，对比例、实施例1和实施例2的样品均以空间群
的NaZn13型(1:13相)结构结晶。另外，从图1可以看到，对比例、实施例1和实施例2中样品的衍射半峰宽逐渐增宽，说明高压退火处理能够细化镧铁硅合金的晶粒。
磁性能检测
利用综合物性测量系统(physical property measurement system，PPMS)测量本发明的对比例、实施例1和实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品的室温M-T曲线和初始磁化曲线。
图2是本发明的对比例、实施例1和实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品的磁化强度随温度的变化曲线(M-T曲线)。从图2可以看到，对比例、实施例1和实施例2中样品的磁化强度均在190K左右发生陡变，说明高压退火处理对合金样品的居里温度影响不大，但是经过高压退火处理的合金样品磁化强度随温度的变化趋势更为平缓。图3是本发明的对比例、实施例1和实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品的归一化磁化强度关于温度的一阶导数随温度的变化曲线，图中阴影部分示出合金样品的相变温区。从图3可以看到，对比例、实施例1和实施例2中样品的相变温区依次增加，说明高压退火处理能够有效扩大镧铁硅合金的相变温区，并且在一定的压力范围内，相变温区随高压退火处理中压力的增大而增大。
图4～图6分别是本发明的对比例、实施例1和实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品在不同温度下的初始磁化曲线，图4～图6中右侧的数字表示温度(单位为K)。对比图4～图6，对比例、实施例1和实施例2的合金样品在顺磁区均表现出变磁性相变特征，但是实施例1和实施例2的合金样品变磁性相变较为剧烈，且驱动相变的临界磁场较小，说明高压退火能够有效降低镧铁硅合金的驱动磁场。
图7～图9分别是本发明对比例、实施例1和实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品在0～5T的磁场范围内磁熵变随磁场和温度变化的三维图。从图7～图9可以看出尖锐的磁熵变峰随退火压力的增加逐渐展宽，说明实施例1和实施例2中制备的样品在更宽的温度范围内仍然保持优异的磁热效应。图10是对比例、实施例1和实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品在5T磁场下磁熵变随温度变化的曲线。其中，对比例中样品的磁熵变峰值
为-25.05J kg-1K-1，实施例1中样品的磁熵变峰值为-23.41J kg-1K-1，实施例2中样品的磁熵变峰值-16.72J kg-1K-1。说明当高压退火处理中的压力适当时，LaFe13-xSix合金样品的磁熵变仍然能够保持较高的数值；而当高压退火处理中使用的压力过大时，LaFe13-xSix合金样品的磁熵变有降低的趋势。适当的压力，可以是实施例1中所用的1GPa，也可以是其他数值，例如0.5GPa、0.7GPa、0.9GPa、1.1GPa、1.3GPa、1.5GPa等。
制冷性能检测
有效制冷能力定义为
其中δTFWHM表示为磁熵半峰宽，即磁熵变为峰值一半时的温度差。从上述定义可以看到，δTFWHM与有效制冷能力RCP呈正相关，δTFWHM数值越大，有效制冷能力越强。
图11是本发明对比例、实施例1和实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品的磁熵半峰宽随磁场的变化曲线图。从图11可以看出，对比例、实施例1和实施例2中样品的δTFWHM均随磁场增大而线性增加。在2T磁场下，对比例和实施例1中样品的δTFWHM分别为6.17K和10.24K，实施例1中样品的δTFWHM相对于对比例中样品的δTFWHM提高将近66％。在5T磁场下，对比例、实施例1和实施例2中样品的δTFWHM依次增大，分别为18.72K、21.88K和24.5K。以上结果说明，高压退火处理能够有效提高镧铁硅合金的磁熵半峰宽，也就是说，高压退火处理能够有效拓宽镧铁硅合金的磁制冷温区。图12是在5T磁场下文献报道的磁制冷材料Gd(在图中表示为A)、Gd5Si2Ge2(在图中表示为B)和LaFe11.6Si1.4(在图中表示为C)与本发明对比例、实施例1和实施例2中制备的LaFe13-xSix合金样品的有效制冷能力对比图。在图12中，材料A的磁制冷性能源自2007年发表在期刊“磁学与磁性材料”名为“锰材料中磁热效应的综述”第308期：325-340(Phan,M.-H.&Yu,S.-C.Review of the magnetocaloric effect inmanganite materials.J.Magn.Magn.Mater.308,3 25-340(2007))；材料B的磁制冷能力数据源自1997年在期刊“物理学评论”中发表的名为“Gd5(Si2Ge2)中的巨磁热效应”78期23卷：4494-4497(V.K.Pecharsky,K.A.Jr.Gschneidner.Giant Magnetocaloric Effect inGd5(Si2Ge2)[J].Phys.rev.lett,1997,78(23):4494-4497)；材料C磁制冷能力数据源自2009年发表在“应用物理学期刊”名为“由不同元素掺杂的La(Fe,Si)_(13)金属间化合物的磁热效应”105期：413-415(Jia L,Sun J R,Shen J,et al.Magnetocaloric effects inthe La(Fe,Si)_(13)intermetallics doped by different elements[J].Journal ofApplied Physics,2009,105(7pt.2):413-415)。从图12可以看出，实施例1中样品的有效制冷能力为512.2J/Kg，不仅比对比例中样品的有效制冷能力高43.3J/Kg，也大于其他磁制冷材料，说明在高压退火处理可以有效提高镧铁硅合金的有效制冷能力、提升镧铁硅合金在磁制冷中的应用能力。但是实施例2中样品的有效制冷能力为409.2J/Kg，小于对比例和实施例2中样品的有效制冷能力，说明在高压退火处理中使用适当的压力可以提高镧铁硅合金的有效制冷能力，而过大的压力可能会导致镧铁硅合金有效制冷能力的下降。适当的压力，可以是实施例1中所用的1GPa，也可以是其他数值，例如0.5GPa、0.7GPa、0.9GPa、1.1GPa、1.3GPa、1.5GPa等。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (8)
1.一种用于拓宽镧铁硅合金磁制冷工作温区的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(1)制备镧铁硅合金粉末：按比例配置LaFe13-xSix合金原料，将LaFe13-xSix合金原料进行熔炼形成合金铸锭，合金铸锭依次经过甩带、退火、淬火和研磨，制成镧铁硅合金粉末；
(2)高压退火处理：对镧铁硅合金粉末进行高压退火处理，其中压力为0.5～1.5GPa，退火温度为500℃至700℃，退火时长为20min至35min。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：LaFe13-xSix合金为LaFe11.6Si1.4合金。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：高压退火处理中，压力为1GPa。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：高压退火处理中，退火温度为600℃。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：高压退火处理中，退火时长为30min。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：高压退火处理过程中，对镧铁硅合金粉末进行密封包裹，使其与外界隔绝。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：用箔纸对镧铁硅合金粉末进行密封包裹，箔纸由钽、铝、铜或铂制成。
8.如权利要求1～7任一项所述的制备方法，其特征在于：将镧铁硅合金粉末封入石墨管加热器中，然后将石墨管加热器置于六面顶压机上，对镧铁硅合金粉末进行高压退火处理。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112885549A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-06-01 | 哈尔滨工业大学 | 一种磁制冷机回热器的磁相变材料的制备方法以及磁制冷循环系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1463068A2 (en) * | 2003-03-28 | 2004-09-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic composite material and method for producing the same |
| CN103059815A (zh) * | 2011-10-24 | 2013-04-24 | 中国科学院物理研究所 | 小滞后损耗的一级相变La(Fe,Si)13基磁热效应材料及其制备方法和用途 |
| CN104651937A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-05-27 | 中国科学院物理研究所 | 磁制冷材料CaFe0.7Co0.3O3单晶及其制备方法 |
| CN108735411A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-11-02 | 北京工业大学 | 一种镧铁硅/钆复合磁制冷材料及其制备工艺 |
| CN109524190A (zh) * | 2017-09-20 | 2019-03-26 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种稀土—铁—硅基磁制冷复合材料及其制备方法 |
-
2020
- 2020-06-22 CN CN202010575351.0A patent/CN111755187A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1463068A2 (en) * | 2003-03-28 | 2004-09-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic composite material and method for producing the same |
| CN103059815A (zh) * | 2011-10-24 | 2013-04-24 | 中国科学院物理研究所 | 小滞后损耗的一级相变La(Fe,Si)13基磁热效应材料及其制备方法和用途 |
| CN104651937A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-05-27 | 中国科学院物理研究所 | 磁制冷材料CaFe0.7Co0.3O3单晶及其制备方法 |
| CN109524190A (zh) * | 2017-09-20 | 2019-03-26 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种稀土—铁—硅基磁制冷复合材料及其制备方法 |
| CN108735411A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-11-02 | 北京工业大学 | 一种镧铁硅/钆复合磁制冷材料及其制备工艺 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 马胜灿: "合金磁相变的调控及其磁热性质"", 《中国优秀博士学位论文全文数据库 基础科学辑》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112885549A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-06-01 | 哈尔滨工业大学 | 一种磁制冷机回热器的磁相变材料的制备方法以及磁制冷循环系统 |
| CN112885549B (zh) * | 2021-01-08 | 2022-09-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种磁制冷机回热器的磁相变材料的制备方法以及磁制冷循环系统 |
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