用于磁制冷的材料及其制备方法和用途技术

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种用于磁制冷的材料，所述材料的化学式为HoxEr1-xNiy，其中，0≤x<1，0.8<y≤1，所述材料具有FeB型正交立方晶体结构。本专利技术还提供了用于磁制冷的材料的制备方法，包括以下步骤：（1）称取金属Ho、Er和Ni原料，并混合；其中，所述原料Ni的物质的量按照化学式称取，而所述原料Ho和Er的物质的量按照比化学式过量1~5%的量称取；（2）将步骤（1）获得的混合后的物料放入反应炉中，抽真空，用稀有气体清洗，然后在稀有气体保护下熔炼；（3）将步骤（2）获得的熔炼后的物料进行真空退火处理；（4）将步骤（3）获得的真空退火处理后的物料骤冷，制得目标材料。所述材料具有大的磁制冷能力和良好的热可逆性质，是非常理想的磁制冷工作物质。【专利说明】
本专利技术涉及磁性材料，特别涉及一种。
技术介绍
现代社会人类生活越来越离不开制冷技术，目前普遍采用气体压缩制冷技术实现制冷，但传统的气体压缩制冷技术存在能耗大、对环境不友好等问题。所以，探索既节能又环保的新型制冷技术具有十分重要的意义。磁制冷技术与传统的气体压缩制冷技术相比，具有高效节能、绿色环保、运行稳定等显著优势，具有成为新一代制冷技术的潜力。磁制冷技术以磁性材料为制冷工质，借助于磁制冷材料的磁热效应，通过对制冷工质加磁场和去磁场来实现制冷循环中的放热和吸热过程。具体说来，即在等温条件下，当磁场强度增加(磁化)时磁制冷材料的磁矩趋于有序排列，磁熵降低，向外界放热；当磁化强度减弱(退磁)时磁矩趋于无序排列，磁熵增加，磁制冷工质从外界吸热，从而达到制冷的目的。通常，衡量磁制冷材料磁热性能的参数主要是磁熵变(Λ S)和磁制冷能力(RC)，材料的AS和RC越大，制冷效率也就越高。磁制冷材料的磁熵变和制冷能力一般在相变温度附近出现最大值，调控相变温度可以得到在不同温区使用的磁制冷材料。按工作温区划分，磁制冷材料可分为低温(15Κ以下)、中温(15k~77Κ)和高温(77Κ以上)磁制冷材料。其中，中、低温区磁制冷材料因可应用于氮气和氢气液化等方面而受到国内外研究机构及产业部门的广泛关注。更具体地说，IOK温度附近是液氢的重要温区，研究开发此温区下的磁制冷材料，对于氢气液化有重要意义。目前，在该温区研究发现的磁制冷材料主要包括稀土金属化合物，如ErNiAl,DyNi5,ErNi5,ErNi2和DySb等。但由于这些磁制冷材料在上述温区的磁熵变和磁制冷能力不够大，所以商业应用受到一定限制。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种，该材料在中低温区，特别是低温区具有大的磁熵变和高的制冷能力。本专利技术的目的通过以下技术方案实现的。一方面，本专利技术提供一种用于磁制冷的材料，所述材料的化学式为HoxEivxNiy，其中，O ≤ x〈l，0.8〈y ≤ I，所述材料具有FeB型正交立方晶体结构。根据本专利技术提供的材料,其中，当X=O时,所述材料的化学式为ErNiy。ErNiy材料为铒-镍制冷材料。作为本专利技术的优选实施方案，其中，0.9≤y≤1。0.9≤y≤1时，ErNiy材料在低温区(即IOK附近)具有大的磁熵变和高的制冷能力。例如，所述ErNiyMW可以为ErNiai^P ErNi。其中，ErNia9材料的主相具有FeB型正交立方晶体微结构，除了主相外，ErNia9材料还具有少量的Er3Ni2相。而ErNi材料为单相的FeB型正交立方晶体微结构材料。其中，所述FeB型正交立方晶体结构的空间群为Pnma，晶格参数约为【权利要求】1.一种用于磁制冷的材料，所述材料的化学式为HoxEivxNiy，其中，O≤x〈l，0.8〈y≤1，所述材料具有FeB型正交立方晶体结构。2.根据权利要求1所述的材料，其中，所述材料的化学式为ErNiy； 优选地，0.9 < y ≤I ； 优选地，所述FeB型正交立方晶体结构的空间群为Pnma,晶格参数约为a=6.98±0.01 A,b=4.11 A,c=5.42士0.01 A03.根据权利要求1所述的材料，其中，所述材料的化学式为HoxEivxNi； 优选地，O≤ X ≤ 0.8,更优选地，O≤ X ≤0.2，进一步优选地，0.05 ≤ X ≤ 0.1 ； 优选地，所述材料为单相的FeB型正交立方晶体结构材料，其空间群为Pnma，晶格参数约为a=7.00士0.01 A,b=4.12±0.01 A,c=5.42=0.01 A04.根据权利要求1至3中任一项所述的用于磁制冷的材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤: (1)称取金属Ho、Er和Ni原料，并混合；其中，所述原料Ni的物质的量按照化学式称取，而所述原料Ho和Er的物质的量按照比化学式过量f 5%的量称取； (2)将步骤(1)获得的混合后的物料放入反应炉中，抽真空，用稀有气体清洗，然后在稀有气体保护下进行熔炼； (3)将步骤(2)获得的熔炼后的物料进行真空退火处理； (4 )将步骤(3 )获得的真空退火处理后的物料骤冷，制得目标材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，步骤(1)中所述原料Ho和Er的物质的量按照比化学式过量2~3%的量称取。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，步骤(2)中所述熔炼的温度不低于1500。C，优选为 1500~1700。C ； 优选地，步骤(2)中所述熔炼的时间为0.5^10分钟，优选为广3分钟； 优选地，步骤(2)中抽真空至压力小于或等于3.5X 10?,优选为2X10^3.5 X KT3Pa ； 优选地,步骤(2)中所述稀有气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气或氡气,优选为氩气，例如，纯度不低于99.999%的高纯氩气； 优选地，所述反应炉为电弧炉或感应加热炉。7.根据权利要求4至6中任一项所述的制备方法，其中，步骤(3)中所述真空退火处理的温度为400~800° C，真空退火处理的时间为I~7200小时，优选为144~192小时； 优选地，所述真空退火处理的真空度为I X 10_6~I X 10_4Pa ；` 优选地，步骤(3)中所述真空退火处理包括:将熔炼后的物料用钥箔包裹，并密封在真空度为1X10_6~lX10_4Pa的石英管中，然后进行退火处理。8.根据权利要求4至7中任一项所述的制备方法，其中，步骤(4)中所述骤冷是通过将真空退火处理后的物料淬入液氮或水中实现的。9.根据权利要求4至8中任一项所述的制备方法，其中，所述金属Ho、Er和Ni原料的纯度不低于99.9%。10.权利要求1至3任一项所述的材料作为制冷材料的用途。【文档编号】C22F1/10GK103572097SQ201210256627【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月23日 优先权日:2012年7月23日 【专利技术者】郑新奇, 沈保根, 胡凤霞, 孙继荣 申请人:中国科学院物理研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于磁制冷的材料，所述材料的化学式为HoxEr1?xNiy，其中，0≤x<1，0.8

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑新奇，沈保根，胡凤霞，孙继荣，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：