一种高磁熵变非平衡态Ni-Co-Mn-In合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高磁熵变非平衡态Ni

【技术实现步骤摘要】
一种高磁熵变非平衡态Ni
‑
Co
‑
Mn
‑
In合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及磁制冷材料
，特别涉及一种高磁熵变非平衡态Ni
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Co
‑
Mn
‑
In合金及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]制冷渗透到包括石油化工、低温工程、航空航天、医疗设备、高能物理、精密仪器等各个领域。传统制冷方式采用压缩蒸汽式制冷，其带来的环境破坏问题已经引起了人们的广泛关注。与传统气体压缩式制冷技术相比，磁制冷采用磁性物质作为制冷工质，对臭氧层无破坏作用，无温室效应，且磁性工质的磁熵密度比气体大，因此制冷装置可以更加紧凑。
[0003]Ni
‑
Co
‑
Mn
‑
In合金在磁场驱动下可以发生马氏体及逆马氏体相变，因为相变前后两相之间存在明显的磁性差异，从而在相变过程中产生大磁熵变，伴随着显著的吸放热现象。以此为基础，可以构建磁制冷器，实现无排放、无噪声的固态制冷。中国专利CN111304565A公开了一种Ni
‑
Co
‑
Mn
‑
In合金磁制冷材料及其制备方法，其制备方法包括以化学式Ni
45
Co5Mn
37
‑
x
In
13+x
，x=0
‑
1，进行配料；随后将原料经过电弧熔炼、固溶退火和电子辐照。此方法通过电子辐照引入弗兰克尔缺陷对，提高奥氏体的饱和磁化强度，能够制备在5T磁场下达到106.47J/kg
·
K的最大磁热效应的磁制冷材料。但此方法的固溶退火处理时间较长，电子辐照也需要高精密的设备。
[0004]因此，有必要改进Ni
‑
Co
‑
Mn
‑
In合金的成分，对应地改进制备工艺制备高磁熵变非平衡态的磁制冷材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术设计了一种新的Ni
‑
Co
‑
Mn
‑
In合金成分，结合熔体旋甩+快速烧结法制备非平衡态的磁制冷材料。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种高磁熵变非平衡态Ni
‑
Co
‑
Mn
‑
In合金，其化学式为Ni
45
‑
x
Co5Mn
37
In
13
，其中，0≤x<0.1。
[0007]本专利技术也提供了一种高磁熵变非平衡态Ni
‑
Co
‑
Mn
‑
In合金的制备方法，包括，以化学式Ni
45
‑
x
Co5Mn
37
In
13
配料得到原料，所述化学式中，0≤x<0.1；将所述原料进行电弧熔炼得到铸锭；将所述铸锭进行熔体旋甩得到薄带；将所述薄带进行热压烧结得到合金。
[0008]进一步地，所述将所述薄带进行热压烧结得到合金包括，将所述薄带处理成粉末；将所述粉末置于模具中升温施压烧结。
[0009]进一步地，所述将所述粉末置于模具中升温施压烧结包括，
将装有所述粉末的模具在温度700
‑
900℃、压力70
‑
90MPa下烧结1
‑
5min。
[0010]进一步地，所述烧结采用放电等离子烧结。
[0011]进一步地，所述将所述铸锭进行熔体旋甩得到薄带包括，将所述铸锭切割成小块；在低于10
‑3MPa的真空度和保护气氛围下，将所述小块加热熔融后旋甩得到薄带。
[0012]进一步地，所述旋甩的转速3000
‑
5000r/min。
[0013]进一步地，所述将所述原料进行电弧熔炼得到铸锭包括，将所述原料放置于保护气氛围下的进行电弧熔炼，电弧熔炼过程中将熔融合金液进行翻料和搅拌。
[0014]进一步地，所述原料中各金属的纯度：Ni为99.99%，Co为99.99%，Mn为99.99%，In为99.99%。
[0015]本专利技术还提供了上述的高磁熵变非平衡态Ni
‑
Co
‑
Mn
‑
In合金作为磁制冷材料的应用。
[0016]相对于现有技术，本专利技术具有以下的有益效果：（1）采用减少合金中Ni元素占比并结合熔体旋甩实现的快速凝固得到富含Ni空位的非平衡态Ni
45
‑
x
Co5Mn
37
In
13
合金薄带；（2）采用放电等离子烧结快速将Ni
45
‑
x
Co5Mn
37
In
13
合金薄带研磨成的粉末烧结成块体材料，烧结时间短，空位和材料中各化学元素来不及扩散，故可以将含有高密度空位的非平衡状态保留在块体材料中；（3）本专利技术通过制备富含Ni空位的非平衡态Ni
45
‑
x
Co5Mn
37
In
13
合金，引起材料晶格收缩，减小近邻Mn
‑
Mn原子间距，从而提高奥氏体相磁性，相对于同等条件下制备的不含Ni空位的Ni
45
Co5Mn
37
In
13
合金，等温磁熵变明显提高。
[0017]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的步骤来实现和获得。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1示出了本专利技术的一种高磁熵变非平衡态Ni
‑
Co
‑
Mn
‑
In合金的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0020]在本专利技术中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本专利技术中具体公开。
[0021]本专利技术的设计构思在于：Ni
‑
Co
‑
Mn
‑
In合金相变过程中产生的磁熵变主要由其奥氏体相饱和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高磁熵变非平衡态Ni
‑
Co
‑
Mn
‑
In合金，其特征在于，其化学式为Ni
45
‑
x
Co5Mn
37
In
13
，其中，0≤x<0.1。2.一种高磁熵变非平衡态Ni
‑
Co
‑
Mn
‑
In合金的制备方法，其特征在于，包括，以化学式Ni
45
‑
x
Co5Mn
37
In
13
配料得到原料，所述化学式中，0≤x<0.1；将所述原料进行电弧熔炼得到铸锭；将所述铸锭进行熔体旋甩得到薄带；将所述薄带进行热压烧结得到合金。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述将所述薄带进行热压烧结得到合金包括，将所述薄带处理成粉末；将所述粉末置于模具中升温施压烧结。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述将所述粉末置于模具中升温施压烧结包括，将装有所述粉末...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙思博，王泽龙，郑帮智，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：