一种快速制备具有NaZn*型结构的稀土铁基化合物的高温热处理工艺制造技术

本发明专利技术提供一种快速制备具有ＮａＺｎ↓［１３］型结构的稀土铁基化合物（稀土铁基化合物的化学组成为Ｌａ↓［１－ｘ］ＲＥ↓［ｘ］Ｆｅ↓［１３－ｙ－ｚ］Ｍ↓［ｙ］Ｓ↓［ｚ］，其中ＲＥ为单一或一个以上的稀土元素，０≤ｘ≤０．４；Ｍ为单一或一种以上过渡族元素，０≤ｙ≤１；Ｓ为单一或一个以上的Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ等元素，１．１≤ｚ≤２．６）的高温热处理工艺。该工艺通过在高真空条件下，在１２００℃～１４００℃温度范围内，对铸态稀土－铁基化合物热处理半小时以上，直接获得了传统上需要热处理长达几周时间或通过复杂的快淬加短时退火才能形成的ＮａＺｎ↓［１３］型结构。该热处理工艺突破了传统意义上该类材料制备困难的瓶颈，简便易行，节能，省时且有利于进行批量生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备具有NaZn13型结构的稀土-铁基化合物的新工艺。
技术介绍
据报道，具有NaZn13型结构的稀土铁基化合物是一种很好的室温磁制冷材料(Appl.Phys.Lett，76(2000)3460；Appl.Phys.Lett，78(2001)3675；Appl.Phycs.Lett，81(2002)1276)。但该材料具有大磁热效应的前提条件是必须要先获得以NaZn13型结构为主相的组织。由于包晶反应，该材料只有在接近平衡凝固条件下才能直接得到NaZn13型结构。而在实际熔炼时，由于非平衡凝固过程，导致成分严重偏析，产生大量先析出α铁相，NaZn13型结构的相则相对很少，甚至没有。传统上制备具有NaZn13型结构的该类材料都是在真空中采用将铸锭材料在950℃到1050℃范围内进行长达数十天的等温热处理(中国专利CN1065294A、中国专利CN1323913A、日本专利JP2004099928A)，才能得到具有该结构的材料(J.Magn.Magn.Mater，36(1983)290；Phys.Rev.B，64(2001)132412；)。制备困难的问题一直困扰着从事该材料研究的人们。最近几年，人们不断探索新的制备工艺，并报道了采用熔体快淬和随后退火的方法(日本专利JP2005113270A)获得NaZn13结构(J.Phys：Condens.Matter，15(2003)7385；J.Alloys.Compd，120(2005)397；J.Appl.Phys.，97(2005)036102)。虽然采用熔体快淬和随后退火的方法缩短了材料制备的时间，但是该工艺仍然复杂，成本高，涉及到淬火的速度，退火时间，且最终得到的材料形状为箔带状，给材料的应用带来了困难。传统上长时间退火的方法耗费大量能源和时间，而最新报道的熔体快淬和随后退火的方法存在的一些缺点，制约了该材料的应用。就材料制备而言，人们总是希望工艺越简单，成本越低越好。因此，对于该材料的制备仍然需要进一步研究，以便总结出工艺更加简易、成本更低的制备方法来。-->
技术实现思路
本专利技术的目的在于为有效解决稀土-铁基化合物的NaZn13型结构形成难的问题，提供了一种高温热处理工艺。本专利技术采用的高温热处理工艺简便易行，节能省时，可进行批量生产，并大大节约成本。本专利技术所用稀土铁基化合物的化学组成为La1-xRExFe13-y-zMySz，其中RE为单一或一个以上的稀土元素，0≤x≤0.4；M为单一或一种以上过渡族元素，0≤y≤1；S为单一或一个以上的Al、Si、Ga等元素，1.1≤z≤2.6。本专利技术稀土铁基化合物La1-xRExFe13-y-zMySz高温热处理工艺，其具体工艺过程和步骤如下：I.首先将高纯度原料La、RE、Fe、M、S按化学计量进行配比，得到配合料，将该配合料置于真空度为2～9×10-3pa的熔炼炉中充氩气保护熔炼，制得合金铸锭；为防止合金铸锭氧化，用密封袋真空密封。II.将合金铸锭置于真空度为2～4×10-3pa(或再充填惰性气体)的热处理炉中，升高温度到1200℃～1400℃范围内保温半小时以上。III.热处理后，做粉末衍射测试，确定材料的结构。本专利技术高温热处理工艺的优点在于，通过在高真空高温下或在高温惰性气体保护下进行短时热处理便直接获得了具有NaZn13型结构的主相组织。相比于其它制备工艺，更为简便，节能，省时，本专利技术在技术上实现了一个新的突破，有利于稀土-铁基化合物的进一步研究和应用。附图说明图1：作为对比用的铸态材料LaFe11.6Si1.4的X射线衍射谱。图2：本专利技术实施例2材料LaFe11.6Si1.4在1200℃和高真空度条件下热处理3小时后的X射线衍射图谱。图3：本专利技术实施例3材料LaFe11.6Si1.4在1250℃和高真空度条件下热处理3小时后的X射线衍射图谱。-->图4：本专利技术实施例4材料LaFe11.6Si1.4在1300℃和高真空度条件下热处理3小时后的X射线衍射图谱。图5：本专利技术实施例5材料LaFe11.6Si1.4在1350℃和高真空度条件下热处理3小时后的X射线衍射图谱。图6：本专利技术实施例6材料LaFe11.7Si1.3在1350℃和高真空度条件下热处理3小时后的X射线衍射图谱。图7：本专利技术实施例7材料LaFe11.6Si1.4在1350℃和高真空度条件下热处理1小时后的X射线衍射图谱。图8：本专利技术实施例8材料La0.9Ce0.1Fe11.5Si1.5在1350℃和高真空度条件下热处理1小时后的X射线衍射图谱。图9：本专利技术实施例9材料LaFe11.6Si1.4在1250℃和高真空度条件下热处理1小时后的X射线衍射图谱。图10：本专利技术实施例10材料La0.9Ce0.1Fe11.6Si1.4在1250℃和高真空度条件下热处理1小时后的X射线衍射图谱。图11：本专利技术实施例11材料LaFe11.85Si1.15在1250℃和高真空度条件下热处理1小时后的X射线衍射图谱。图12：本专利技术实施例12材料LaFe11.6Si1.4在1350℃和高真空度条件下热处理5小时后的X射线衍射图谱。图13：本专利技术实施例13材料LaFe11Co0.6Si1.4在1300℃和高真空度条件下热处理1小时后的X射线衍射图谱。-->图14：本专利技术实施例14材料LaFe10.6Si2.4在1300℃和高真空度条件下热处理1小时后的X射线衍射图谱。图15：本专利技术实施例15材料LaFe11.6Si1.4在1350℃和高真空度条件下热处理半个小时后的X射线衍射图谱。具体实施方式所给出的实施例不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域专业人员根据上述本
技术实现思路
对本专利技术所作出的非本质的改进和调整应属本专利技术的保护范围。实施例2：本专利技术1200℃保温热处理3小时直接获得NaZn13型结构材料：镧铁硅材料化学通式：La1-xRExFe13-y-zMySz，其中RE为单一或一个以上的稀土元素，M为单一或一种以上过渡族元素，S为Si；x＝0，y＝0，z＝1.4。化学式：LaFe11.6Si1.4，考虑稀土元素La的烧损为3wt％，其中La、Fe、Si三组元的纯度分别为≥99.4％、≥99.9％、≥99.99％。制备工艺是，按La、Fe、Si各元素原子比为1∶11.6∶1.4的比例配制成30克左右原料，装入带有机械泵和油扩散泵的非自耗真空电弧熔炼炉的铜坩埚中，抽真空至压强小于2×10-3帕后，充入99.999％以上的高纯氩气冲洗真空室一次，然后再抽真空至压强小于2×10-3帕，充入略小于1atm的99.999％以上高纯氩气作为熔炼保护气，最后电弧熔炼，熔炼温度1800～1850℃，反复翻转熔炼4～5次，最后在水冷铜坩埚中冷却，制得纽扣状的铸态母样品。先将母样品放入可耐温度在1600℃以上的20ml体积刚玉坩埚并用另一只同样大小形状坩埚封盖，再将盛有样品的坩埚放入钼丝炉内的试样台中间，盖上钼丝炉盖，抽真空，使炉腔内压强小于2.0×10-3帕，设定热处理工艺程序，经过升温阶段、保温阶段和降温阶段后，取出试样，-->最后制备X射线衍射试样，通过X射线衍射测定其晶体结构。如图1为该实施例1的X射线衍射图谱。实施例3、4、5材料化学式均为LaFe11.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速制备具有ＮａＺｎ↓［１３］型结构的稀土铁基化合物（稀土铁基化合物的化学组成为Ｌａ↓［１－ｘ］ＲＥ↓［ｘ］Ｆｅ↓［１３－ｙ－ｚ］Ｍ↓［ｙ］Ｓ↓［ｚ］，其中ＲＥ为单一或一个以上的稀土元素，０≤ｘ≤０．４；Ｍ为单一或一种以上过渡族元素，０≤ｙ≤１；Ｓ为单一或一个以上的Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ等元素，１．１≤ｚ≤２．６）的高温热处理工艺，其特征在于通过在高真空度或惰性气体保护条件下，在１２００℃～１４００℃温度范围内，对铸态稀土－铁基化合物进行半小时以上的短时热处理，直接获得了传统上需要热处理长达几周时间或通过复杂的快淬加短时退火才能形成的ＮａＺｎ↓［１３］型结构。

【技术特征摘要】
1.一种快速制备具有NaZn13型结构的稀土铁基化合物(稀土铁基化合物的化学组成为La1-xRExFe13-y-zMySz，其中RE为单一或一个以上的稀土元素，0≤x≤0.4；M为单一或一种以上过渡族元素，0≤y≤1；S为单一或一个以上的Al、Si、Ga等元素，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云贵，刘涛，唐永柏，涂铭旌，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]