【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种稀土磁性功能材料，尤其涉及一种钆钴碳基低温磁制冷材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、磁制冷是利用磁性材料的磁热效应实现制冷的一种新型固态制冷方式。磁热效应是磁性材料的内禀特性之一，一般在其磁相变附近表现出最大值。磁制冷是利用外加磁场而使磁性材料的磁矩发生有序和无序的变化而伴随着吸热和放热的过程而进行制冷循环。与普通压缩气体制冷相比，磁制冷具有体积小、结构简单、无污染、效率高、及噪声小等优点，是一种颇具潜力的新型制冷方式。磁制冷材料是磁制冷技术的基础，开发具有大等温磁熵变、大绝热温变、稳定可靠且易于大批量生产的高性能磁制冷材料是发展磁制冷技术的关键。
2、低温(30k及以下)制冷技术在氢气及氦气液化、量子计算、超导技术及现代空间技术等领域都有非常重要的作用。在低温磁制冷材料领域，目前已知的具有大磁热效应的低温磁制冷材料主要以重稀土镝、钬、铒、铥与过渡金属形成的二元或三元金属间化合物材料为主，这些材料普遍存在原材料成本高，磁熵变与绝热温变相对小、以及制备工艺复杂等不足，使其商业应用受到一定的限制。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种钆钴碳基低温磁制冷材料，所述钆钴碳基低温磁制冷材料的化学通式为gda(co1-xcx)bzc，其中z为tb、dy、ho、er、tm、ti、cr、mn、fe、ni、cu、zn、cd、al、mg、si，b、ga、ge中的一种或多种组合；30≤a≤35，65≤b≤70，0.45≤x≤0.55，0≤c≤10，
2、本专利技术还提供一种钆钴碳基低温磁制冷材料的制备方法，包括以下步骤：
3、步骤1：根据所述钆钴碳基低温磁制冷材料的化学通式中的摩尔比称量gd、co、c、z原料；
4、所述化学通式为gda(co1-xcx)bzc，其中z为tb、dy、ho、er、tm、ti、cr、mn、fe、ni、cu、zn、cd、al、mg、si，b、ga、ge中的一种或多种组合；30≤a≤35，65≤b≤70，0.45≤x≤0.55，0≤c≤10，且a、b、c的取值满足a+b+c＝100，a、b、x、c表示原子摩尔百分比含量；
5、步骤2：将步骤1中称量得到的原料研磨破碎成粒径小于0.5毫米的颗粒，并将gd、co、c、z原料颗粒均匀混合，得到混合颗粒；功能是方便成型及有利于后续的一步熔炼；
6、步骤3：将步骤2获得的混合颗粒，利用压片机按照预设形状冷压成型；功能为对材料进行按产品要求进行定型；
7、步骤4：在真空或惰性气体保护下、将步骤3所得产物加热至1300k-1500k，并保持2～5分钟；
8、步骤5：将上步骤4中获得产物在真空或惰性气体下保护下，加热至750-950摄氏度退火48-96小时，得到钆钴碳基低温磁制冷材料。
9、作为优选，步骤4中：采用高温等离子放电和电阻丝加热两种方式中的任意一种进行加热。
10、本专利技术还提供一种钆钴碳基低温磁制冷材料的制备方法，包括以下步骤：
11、步骤1：根据所述钆钴碳基低温磁制冷材料的化学通式中的摩尔比称量gd、co、c、z原料；
12、所述化学通式为gda(co1-xcx)bzc，其中z为tb、dy、ho、er、tm、ti、cr、mn、fe、ni、cu、zn、cd、al、mg、si，b、ga、ge中的一种或多种组合；30≤a≤35，65≤b≤70，0.45≤x≤0.55，0≤c≤10，且a、b、c的取值满足a+b+c＝100，a、b、x、c表示原子摩尔百分比含量；
13、步骤2：在真空或惰性气体保护下，将步骤1中的原料加热到熔化并保持30～90秒钟，降温得到产物；
14、步骤3：将产物在空间上进行上下翻转，加热到熔化并保持30～90秒钟后降温；重复此步骤若干次；
15、步骤4：在真空或惰性气体保护下，将步骤2所得产物加热至750-950摄氏度退火28-76小时，得到钆钴碳基低温磁制冷材料。
16、作为优选，步骤2中：所述加热方式为以下两种的任意一种：采用感应熔炉和电弧熔炼的方式。
17、作为优选，步骤3中：重复次数为2～4次。
18、本专利技术还提供一种钆钴碳基低温磁制冷材料在磁制冷中的应用，其特征在于，
19、将所述钆钴碳基低温磁制冷材料置于5k～30k范围的环境温度中,设置环境磁场强度从0t增加到2t，所述钆钴碳基低温磁制冷材料的等温磁熵变最大值为18.5j/kgk～23.5j/kgk、绝热温变最大值为6.5k～9.5k；设置环境磁场强度0t增加到5t，等温磁熵变最大值为35.5j/kgk～43.5j/kgk、绝热温变最大值为10.5k～15.5k。
20、本专利技术提供的一种钆钴碳基低温磁制冷材料，其在低磁场下具有大磁热效应，0t～2t的磁场变化下，等温磁熵变最大值为18.5j/kgk～23.5j/kgk、绝热温变最大值为6.5k～9.5k；在0t～5t的磁场变化下，等温磁熵变最大值为35.5j/kgk～43.5j/kgk、绝热温变最大值为10.5k～15.5k。其不仅原料低廉、制备工艺简单、周期较短且安全环保，更能大批量制备，对于推动磁制冷技术的发展与其商业化具有重大意义。
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1.一种钆钴碳基低温磁制冷材料，其特征在于，所述钆钴碳基低温磁制冷材料的化学通式为Gda(Co1-xCx)bZc，其中Z为Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Cd、Al、Mg、Si，B、Ga、Ge中的一种或多种组合；30≤a≤35，65≤b≤70，0.45≤x≤0.55，0≤c≤10，且a、b、c的取值满足a+b+c＝100，a、b、x、c表示原子摩尔比例；
2.一种钆钴碳基低温磁制冷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种钆钴碳基低温磁制冷材料的制备方法，其特征在于，步骤4中：采用高温等离子放电和电阻丝加热两种方式中的任意一种进行加热。
4.一种钆钴碳基低温磁制冷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的一种钆钴碳基低温磁制冷材料的制备方法，其特征在于，步骤2中：所述加热方式为以下两种的任意一种：采用感应熔炉和电弧熔炼的方式。
6.如权利要求4所述的一种钆钴碳基低温磁制冷材料的制备方法，其特征在于，步骤3中：重复次数为2～4次。<...
【技术特征摘要】
1.一种钆钴碳基低温磁制冷材料，其特征在于，所述钆钴碳基低温磁制冷材料的化学通式为gda(co1-xcx)bzc，其中z为tb、dy、ho、er、tm、ti、cr、mn、fe、ni、cu、zn、cd、al、mg、si，b、ga、ge中的一种或多种组合；30≤a≤35，65≤b≤70，0.45≤x≤0.55，0≤c≤10，且a、b、c的取值满足a+b+c＝100，a、b、x、c表示原子摩尔比例；
2.一种钆钴碳基低温磁制冷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种钆钴碳基低温磁制冷材料的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：李领伟，王龙飞，李昂赛，张义坤，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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