本发明专利技术提供一种具有大磁热效应的稀土‑镍‑镓磁制冷材料及其制备方法，该材料为以下通式的化合物：RNiGa，其中R为Tb、Dy、Ho和Er元素中的任意一种或任意几种的组合。该材料的制备方法是将原料按特定比例组合配置，并将配置好的原料放入熔炼炉中，抽真空，用氩气清洗，之后在氩气保护下熔炼；熔炼好的物料进行真空退火处理，之后取出快速冷却。本发明专利技术提供的稀土‑镍‑镓材料，特别是HoNiGa由于具有磁场诱导的反铁磁‑铁磁的变磁转变，在其相变温度附近呈现大的磁熵变，宽的工作温区，具有较大磁制冷能力及良好的热、磁可逆性质，是非常理想的低温磁制冷材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及磁性材料，特别设及一种具有大磁制冷能力的稀± -儀-嫁材料及其 制备方法和在磁制冷技术中的用途。
技术介绍
近年来，随着近代能源的日益短缺W及环境保护意识的不断增强，磁制冷技术受 到了人们越来越多的关注。磁制冷是指W磁性材料为制冷工质的一种新型绿色环保的制冷 技术，其基本原理是借助于磁制冷材料的磁热效应，即指顺磁体或软铁磁体在外磁场的作 用下原子磁矩排列有序化，等溫磁化时磁性材料会放出热量，同时磁赌减少；而在移去磁场 时原子磁矩回到先前随机状态，磁性材料会吸收热量同时磁赌增大。与传统气体压缩制冷 技术相比，磁制冷采用磁性材料作为制冷工质，具有高效节能、绿色环保、运行稳定等显著 优点，被誉为高新绿色制冷技术。从环保、节能的角度看，磁制冷技术具有巨大的研究和发 展潜力。而作为磁制冷技术的核屯、部分，高性能磁制冷材料的成功研发是磁制冷技术实用 化W致商业化的关键。鉴于此，寻找新型磁性材料、研究其磁热效应成为目前世界各国材料 研究领域的一个热点。 最初应用于磁制冷技术的材料是一些弱磁性的顺磁物质，主要用于获得接近0K 的超低溫（mK-yK)。1933年，Gia叫ue和MacDougallWGd2(S〇4)3 ?細2〇为工质进行了绝热 退磁的实验，并获得了 0. 25K的超低溫。目前，磁制冷技术已成为现代低溫物理不可或缺的 技术手段。同时，低溫磁制冷技术可W液化氮气和氮气，供工业和民用，还能够液化氨气，制 备清洁无污染的环保燃料。因此，低溫磁制冷材料的研究受到国内外研究机构及产业部口 的极大关注。通常，表征磁制冷材料磁热效应的主要参数包括磁赌变（A巧和磁制冷能力 脱)，材料的磁赌变一般在相变溫度附近出现最大值，材料的AS和RC值越大，其制冷效率 就越高。目前，在低溫区研究发现的磁制冷材料主要包括稀±元素单晶、多晶材料（如化I、 化和Tm)及稀±金属间化合物（如〇7化2、化2口4513、6(1口(1251和（Gd〇.2Er〇.s)NiAl)等。但运 些材料的磁热效应和磁制冷能力仍不是很高，且其中具有一级磁性相变的磁制冷材料（如 化C〇2)通常伴随着明显的热滞及磁滞现象，从而导致磁制冷材料在循环过程中有效磁制冷 能力的下降。 鉴于W上研究背景W及磁制冷技术实际应用的需要，近年来，寻找具有可逆大磁 热效应和高磁制冷能力的磁制冷材料已成为磁制冷材料研究领域的新热点。
技术实现思路
阳〇化]本专利技术的目的在于提供一种具有可逆大磁热效应、高制冷能力的用于磁制冷的稀 ±-儀-嫁材料的制备方法。 本专利技术的目的是通过W下技术方案实现的： 一种制备具有大磁热效应的稀± -儀-嫁磁制冷材料的方法，所述磁制冷材料为 W下通式的化合物：RNiGa，其中R为Tb、Dy、化和化中的任意一种或任意几种的组合，其 特征在于：所述方法包括如下步骤： 阳00引1)称取原料R和Ni、Ga并混合； 2)将步骤1)配置好的原料放入烙炼炉中，烙炼炉抽真空后用氣气清洗，之后在氣 气保护下对所述配置好的原料进行烙炼； 3)将步骤2)烙炼好的物料进行真空退火处理，之后取出快速冷却。 所述原料R和Ni、Ga的物质的原子比为1:1:1。 优选地，所述原料R和Ni、Ga的物质的原子比为1.01~1.05:1:1。 更优选地，所述原料R和Ni、Ga的物质的原子比为1.01~1.02:1:1。 优选地，在步骤2)中，所述抽真空达到的压力为3X10中a或小于3X10中a;所述 烙炼的溫度为1300°CW上；所述烙炼的时间为0. 5~10分钟。 更优选地，在步骤2)中，所述抽真空达到的压力为2X10 3~3X10中a;所述烙炼 的溫度为1300~1700°C;所述烙炼的时间为2~3分钟。 优选地，在步骤3)中，所述真空退火的溫度为600~iioor;所述真空退火的时 间为5~40天。 更优选地，在步骤3)中，所述真空退火的溫度为800~1000°C;所述真空退火的 时间为7~30天；所述快速冷却方式为泽入液氮或冰水中。 优选地，所述材料具有TiNiSi型正交晶体结构。 与现有技术相比，本专利技术提供的用于磁制冷的稀±-儀-嫁材料的有益效果在于： 1、大磁赌变，其中化NiGa的磁赌变在5T磁场下高达22J/kg'K;2、制冷能力强，其中化NiGa 的磁制冷能力局达280J/kg(磁场为5T) ;3、具有良好的磁、热可逆性质。【附图说明】 W下，结合附图来详细说明本专利技术的实施例，其中： 阳02U 图1为本专利技术实施例1的化NiGa的室溫X射线衍射谱线； 图2为本专利技术实施例1的化NiGa在低磁场下的零场降溫和带场降溫的热磁曲线； 阳02引图3为本专利技术实施例1的化NiGa的等溫磁化曲线； 图4为本专利技术实施例1的化NiGa的Arrott曲线； 图5为本专利技术实施例1的化NiGa的磁赌变与溫度关系曲线； 图6为本专利技术实施例2的化NiGa的室溫X射线衍射谱线； 图7为本专利技术实施例2的化NiGa在低磁场下的零场降溫和带场降溫的热磁曲线； 图8为本专利技术实施例2的化NiGa的等溫磁化曲线； 图9为本专利技术实施例2的化NiGa的Arrott曲线； 图10为本专利技术实施例2的化NiGa的磁赌变与溫度关系曲线；【具体实施方式】 下面结合【具体实施方式】对本专利技术进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐 明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的范围。 阳03引本专利技术实施例中所用稀±金属及Ni、Ga原料购自于北京有色金属研究总院，其纯 度均高于99.9%。样品制备所用电弧炉为北京物科光电技术有限公司生产的WK-II型非 自耗真空电弧炉。室溫X射线衍射测量使用化K a祀的日本理学D/max-2400型X射线衍 射仪。磁性测量所用仪器为美国如antum Design公司设计的MPMSS卵IDVSM磁性测量系 统。 阳〇3引实施例1 : 本实施例用于说明本专利技术提供的磁制冷材料及其制备方法。 阳0对 1、制备方法： 1)按化NiGa化学式中的原子比称料，将纯度高于99. 9%的市售的稀±金属化与 Ni、Ga原料混合，其中化按其在化学式化NiGa中原子百分比的2%过量添加，用W补偿在 制备过程中化的挥发； 2)将步骤1)配好的原料放入电弧炉中抽真空，当真空度达到3Xl〇3pa时，用 纯氣清洗2次后，在1大气压的纯氣气保护下烙炼，烙炼的时间为3分钟，烙炼溫度为 1400-1500°C； 3)在铜相蜗中冷却获得铸态合金，将铸态合金用钢锥包好，密封在真空度为 5X10中a的石英管内，在950°C退火处理21天，取出快速泽入液氮中，获得产物。 2、产品表征及性能测定：用X射线衍射仪测定本实施例制得产物的室溫X射线衍射谱线，如图1所示。结 果表明产物为成单相的TiNiSi型正交晶体结构的化NiGa化合物，其空间群为Pnma，晶格参 数为0=6.8096例A,复=4.2706(3)A，尸7.31 拍(5)A,a=P= 丫 = 90。。 在磁性测量系统（S卵IDVSM)上测定制得的化NiGa在磁场强度y〇H= 0. 01T下 的零场降溫狂FC)和带场降溫（FC)热磁（M-T)曲线，如图2所示。从零场降溫M-T曲线上 可确定化NiGa具有反铁磁-顺磁性转变，其奈尔溫度Tw为10K;另外，从图中可知，ZFC和 FC本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备具有大磁热效应的稀土‑镍‑镓磁制冷材料的方法，所述磁制冷材料为以下通式的化合物：RNiGa，其中R为Tb、Dy、Ho和Er中的任意一种或任意几种的组合，其特征在于：所述方法包括如下步骤：1)称取原料R和Ni、Ga并混合；2)将步骤1)配置好的原料放入熔炼炉中，熔炼炉抽真空后用氩气清洗，之后在氩气保护下对所述配置好的原料进行熔炼；3)将步骤2)熔炼好的物料进行真空退火处理，之后取出快速冷却。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张虎，李亚伟，陶坤，吴美玲，龙毅，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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