JP2016534221A - Bを含む磁気熱量材料 - Google Patents
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Abstract
Description
(MnxFe1−x)2+uP1−y−zSiyBz
(式中、
0.25≦x≦0.55、
0.25≦y≦0.65、
0<z≦0.2
−0.1≦u≦0.05、
y+z≦0.7)
の磁気熱量材料によって実現される。
i)0.4≦x≦0.55、
0.3≦y≦0.55、および
0.03≦z≦0.1、好ましくは、0.05<z≦0.1、最も好ましくは、0.05<z≦0.09である式(I)の磁気熱量材料、
ii)0.3≦x≦0.4、
0.3≦y≦0.55、および
0<z≦0.05、好ましくは0.01≦z≦0.05
である式(I)の磁気熱量材料である。
(a)固相および/または液相の磁気熱量材料に対応した化学量論で出発原料を反応させて固体または液体反応生成物を得る工程と、
(b)工程(a)で得られた反応生成物が液相である場合、工程(a)による液体反応生成物を固相に相間移動させて固体反応生成物を得る工程と、
(c)工程(a)または(b)による反応生成物を造形する任意の工程と、
(d)工程(a)、(b)または(c)による固体生成物を焼結および/または熱処理する工程と、
(e)工程(d)の焼結および/または熱処理生成物を少なくとも10K/sの冷却速度で急冷する工程と、
(f)工程(e)の生成物を造形する任意の工程と
を含む。
(d1)焼結工程、
(d2)第1の熱処理工程、
(d3)冷却工程、および
(d4)第2の熱処理工程
を含む。
以降記載の実施例はすべて、同じプロトコルにしたがって合成する。化学量論量のMnフレーク、Bフレーク、およびFe2P、P、およびSi粉末を、ボールと試料質量の比4において遊星式ボールミルで粉砕した。次いで、生成粉末をプレスしてペレットとなし、200mbarのAr雰囲気下で石英アンプル中に密封した。複数の工程の過程を介して熱処理を実施した:最初に1100℃で2時間の焼結、続いて850℃での最初の20時間の熱処理を実施した。続いて、試料を炉中で室温まで冷却した。最後に、1100℃で20時間熱処理し、続いて熱い石英アンプルを室温の水中に落下することによって試料を急冷した。
掃引速度10K/分においてゼロ磁場で示差走査熱量計を用いて実施例の比熱を測定した。図1の熱ヒステリシスを加熱および冷却における熱容量ピーク位置間の差として定義する。表1に列挙した磁気熱量材料のすべての場合において、磁気転移は対称性のある比熱ピークを伴っており、これは、本発明者らが、一次転移、すなわちK.A.Geschneidner Jr.、V.K.PecharskyおよびA.O.Tsokol、Rep.Prog.Phys.68、1479(2005)に記載されたのと同様な巨大磁気熱量材料を取り扱っていることを示している。
図1では、実施例1から11までの熱ヒステリシスを示す。x、yおよびuをx=0.51、y=1/3、u=−0.05に固定した場合に、ホウ素含量の関数として熱ヒステリシスが発生することをこのデータは示す。zの関数としてヒステリシスが急速に減少している。知見されるように、zを微細に制御することによって広い範囲のx、yおよびu値に対する熱ヒステリシスの小さい値を得ることが可能である。本発明で選択した実施例では、最大6℃におけるヒステリシスの好ましい低値と一致する熱ヒステリシスをもたらすz範囲は、0.06≦z≦0.1である。
Claims (15)
- 一般式(I)
(MnxFe1−x)2+uP1−y−zSiyBz
(式中、
0.25≦x≦0.55、
0.25≦y≦0.65、
0<z≦0.2
−0.1≦u≦0.05、および
y+z≦0.7)
の磁気熱量材料。 - 0.3≦x≦0.5である、請求項1に記載の磁気熱量材料。
- 0.3≦y≦0.6である、請求項1または2に記載の磁気熱量材料。
- 0.01≦z≦0.16である、請求項1から3のいずれか一項に記載の磁気熱量材料。
- 0.05<z≦0.10である、請求項1から4のいずれか一項に記載の磁気熱量材料。
- −0.1≦u≦0である、請求項1から5のいずれか一項に記載の磁気熱量材料。
- −0.06≦u≦−0.04である、請求項1から6のいずれか一項に記載の磁気熱量材料。
- 0.4≦x≦0.55、0.3≦y≦0.55、および0.05<z≦0.1である、請求項1から4、6または7のいずれか一項に記載の磁気熱量材料。
- Fe2P型の六方晶系結晶構造を有する、請求項1から8のいずれか一項に記載の磁気熱量材料。
- X線回折によって測定した場合、磁気相転移における|ΔV/V|値が0.05%未満である、請求項1から9のいずれか一項に記載の磁気熱量材料。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の磁気熱量材料を生成するための方法であって、以下の工程、
(a)固相および/または液相の磁気熱量材料に対応した化学量論で出発原料を反応させて、固体または液体反応生成物を得る工程と、
(b)工程(a)で得られた反応生成物が液相である場合、工程(a)による液体反応生成物を固相に相間移動させて固体反応生成物を得る工程と、
(c)工程(a)または(b)による反応生成物を造形する任意の工程と、
(d)工程(a)、(b)または(c)による固体生成物を焼結および/または熱処理する工程と、
(e)工程(d)の焼結および/または熱処理生成物を少なくとも10K/sの冷却速度で急冷する工程と、
(f)工程(e)の生成物を造形する任意の工程と
を含む、方法。 - 工程(c)が実施される、請求項11に記載の方法。
- 出発原料が、元素Mn、Fe、P、BおよびSi、ならびに前記元素相互から形成される合金および化合物から選択される、請求項11または12に記載の方法。
- 冷却システム、熱交換器、熱ポンプまたは熱電発電機において、請求項1から10のいずれか一項に記載の磁気熱量材料を使用する方法。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の少なくとも1種の磁気熱量材料を含む冷却システム、熱交換器、熱ポンプまたは熱電発電機。
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