[发明专利]稀土钴镍基低温非晶磁制冷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种稀土钴镍基低温非晶磁制冷材料及其制备方法；材料通式为(Ho_aEr_bTm_c)₆₀Co_xNi_y，其中a为0~1，b为0~1，c为0~1，且a+b+c=1；x为14~28，y为12~26，且x+y=40。本发明方法如下：备料，稀土稍过量；惰性气体条件下熔炼至完全融化，保温后自然冷却，反复熔炼，得成分均匀合金铸锭；表面清理干净后，破碎成小块合金铸锭；采用感应熔炼甩带装置，将铸锭在惰性气体条件下完全熔化，保温后甩带，得低温非晶磁制冷材料。本发明低温非晶磁制冷材料在其磁转变温度附近具有较大磁熵变，而且具有成本低廉、制备方法简单以及良好的磁、热可逆性质，在低温磁制冷领域具有较好应用前景。

技术领域

本发明涉及一种稀土材料及其制备工艺，或者涉及一种非晶合金材料及其制备工艺，还涉及一种磁性功能材料，特别是涉及一种含有Co或Ni的稀土材料及其制备工艺，或者特别是涉及一种含有Co或Ni的非晶合金材料及其制备工艺，应用于磁性功能材料、制冷功能材料及其制备技术领域。

背景技术

随着低温凝聚态物理及材料科学的发展，大气污染等环境问题已引起了人们的高度重视。基于目前普遍采用的气体压缩制冷技术较低的循环效率、较大的环境污染以及制冷工质具有强的温室效应等缺点。材料的磁热效应，Magnetocaloric effect，MCE，又称磁卡效应或磁熵效应。近年来，利用材料的磁热效应而发展起来的磁制冷技术已经成为世界范围内材料科学与凝聚态物理领域的研究热点之一。磁制冷技术利用外加磁场使制冷工质的磁矩发生有序、无序的变化（相变）引起吸热和放热作用而进行制冷循环。与传统的气体压缩制冷相比，磁制冷技术具有绿色环保、高效节能、稳定可靠、重量轻、体积小等优点。

目前低温区磁制冷材料主要包括顺磁金属盐和一些稀土金属间化合物，但由于它们的磁熵变相对较小，而且需要较大的磁场使其商业应用受到一定的限制。近些年来，材料研究者们通过合金成分的优化设计、制备技术的改进、外场的调控等手段力图找寻高效的磁制冷工质材料。非晶合金材料就是在这一大背景下得到了广泛的关注和迅速发展。与传统的晶态合金材料相比，非晶材料具有高电阻率、小涡流、可调的相转变温度、高的热导性、良好的机械性能和抗腐蚀性能以及良好的耐腐蚀性能，使非晶磁制冷材料在磁热效应的研究中具有很大的优势，有望成为一种非常有潜力和竞争力的磁制冷用工质材料。同时，稀土材料具有独特的光、电和磁性能，在冶金、石油、医学、环保及新材料等领域具有广泛的应用前景。但目前低温区磁制冷材料制备的工艺较为复杂，热处理过程对最终材料的质量影响较大，生产成本较高，不适合大规模生产。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种稀土钴镍基低温非晶磁制冷材料及其制备方法，稀土基低温非晶磁制冷材料在其磁转变温度附近具有较大的磁熵变，而且具有成本低廉、制备方法简单、以及良好的磁、热可逆性质，在低温磁制冷领域具有较好的应用前景。本发明稀土基非晶磁制冷材料的开发、功能调控、物理特性的研究具有重要的意义和应用价值。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种稀土钴镍基低温非晶磁制冷材料，所述稀土钴镍基低温非晶磁制冷材料的化学通式为：(Ho_aEr_bTm_c)₆₀Co_xNi_y，其中，a为0~1，b为0~1，c为0~1，且a+b+c=1；x为14~28，y为12~26，且x+y =40。

作为本发明优选的技术方案，在磁感应强度为0~7 T的磁场变化下，所述稀土钴镍基低温非晶磁制冷材料的磁转变温度5~27K，其最大磁熵变为15.6~23.7 J/kg K，其磁制冷能力为350~880 J/kg。