稀土元素钆的纳米颗粒及纳米晶块体材料的制备方法技术

本发明专利技术属纳米材料制备领域。钆化学活性大，难制备成纳米颗粒；制备块体材料，需防氧化并不发生晶粒长大，难度更大。纳米颗粒制备方法：利用物理气相沉积技术，高纯钆作为阳极，钨作为阴极，在氦气气氛下，电弧电流１００－３００Ａ，电弧电压１０－５０Ｖ，起弧时间０．５－２小时。纳米晶块体材料的制备方法：步骤１为上述纳米颗粒的制备方法；将上述的钆的纳米颗粒置入氩气体保护的预处理室，氧浓度低于０．５ｐｐｍ，装入模具并预压成型，压力１０－１０００ＭＰａ；放电快速烧结，烧结工艺参数为：烧结温度２００－４００℃，保温时间０－１０ｍｉｎ，压力３０－１０００ＭＰａ，升温速率为３０－５０℃／ｍｉｎ。本发明专利技术颗粒粒度均匀，粒径小于１００纳米；晶块体材料致密度高，显微组织晶粒细小、均匀，晶粒度小于１００纳米，磁热性能良好。

【技术实现步骤摘要】

一种，属于纳米材料制备

技术介绍
近年来，磁致冷技术因其节能、环保的特征而倍受瞩目，有望替代现有的气体压缩制冷而成为新一代的室温制冷技术。因此，目前关于磁致冷技术的核心——磁致冷工质(材料)的研究与开发受到研究人员和工程技术人员的重视。研究发现，稀土元素钆在室温温区附近具有显著的磁热效应，即在磁化与退磁过程中有显著的吸、放热性能，因此成为首选的磁致冷工质。与此同时，大量的理论研究发现稀土元素钆的磁热性能具有明显的尺寸效应，其宏观外形尺寸(即颗粒)与构成块体的晶粒尺寸对其磁热性能存在显著影响。如果颗粒尺寸或者晶粒尺寸达到100纳米以下，即所谓纳米材料，则稀土钆元素的磁热性能很可能显著增强。遗憾的是，这种元素具有极大的化学活性，很难制备成为纳米颗粒。此外，要获得具有纳米晶的块体材料，则需要在有效防止氧化的同时，确保材料在制备成块体材料是不发生晶粒长大，因此具有更大的难度。采用目前一些常规的材料制备、加工技术很难解决这些难题。
技术实现思路
针对上述研究现状，本专利技术采用全部原位(即无氧条件下)的特种设备，将物理气相沉积技术和放电等离子烧结技术相结合，制备稀土元素钆的纳米颗粒及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土元素钆的纳米颗粒制备方法，其特征在于，利用物理气相沉积技术，以纯度高于９９．５ｗｔ％的高纯钆作为阳极，金属钨作为阴极，在氦气气氛下，选择电弧电流１００－３００Ａ，电弧电压１０－５０Ｖ，起弧时间０．５－２小时将原料制备成稀土元素钆的纳米颗粒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：岳明，张久兴，曾宏，张东涛，周美玲，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]