[发明专利]一种LaFeSiH材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁制冷材料相关技术领域，尤其是指一种LaFeSiH材料的制备方法。

背景技术

室温磁制冷技术具有绿色环保、高效节能、稳定可靠的特点，近些年来已经引起世界范围的广泛关注。由于制冷业耗能占社会总耗能的15％以上，而且气体压缩制冷中使用的气体制冷剂会破坏大气臭氧层并引起温室效应，所以室温磁制冷机具备的优点使得这项技术有望取代传统的气体压缩制冷。美国、中国、荷兰、日本相继发现的几类高温乃至室温区巨磁热材料大大推动了人们对绿色环保磁制冷技术的期待，例如：Gd-Si-Ge、LaCaMnO₃、Ni-Mn-Ga、La(Fe，Si)13基化合物、Mn-Fe-P-As、MnAs等化合物。这些新型巨磁热效应材料的共同特点是磁熵变均高于传统室温磁制冷材料Gd，相变性质为一级，并且多数呈现强烈的磁晶耦合特点，磁相变伴随显著的晶体结构相变的发生。这些新型材料还表现出不同的材料特性，例如，Gd-Si-Ge价格昂贵，制备过程中需要对原材料进一步提纯，Mn-Fe-P-As、MnAs等化合物原材料有毒等等。

室温磁制冷机的研究以及应用也在不断的进步，美国、中国、法国、英国、意大利、丹麦、加拿大、日本、西班牙等相继研制了各种室温磁制冷机。室温磁制冷机最先采用电磁铁或者超导体作磁场，但是超导和电磁铁价格昂贵，维护费用高，对于商用受到限制。目前，室温磁制冷机的磁场由永磁体来提供，同时实现了大功率，高频率。

随着室温磁制冷机的发展，人们认为磁制冷材料中，最具应用前景的是LaFeSi系合金。而LaFeSi系合金充氢后得到的一级相变磁制冷材料会变得很脆，易碎。所以磁热效应材料的成型也成为需要迫切解决的问题。磁制冷机的蓄冷器中的磁制冷材料需要加工成型，制成所需的形状，这需要把粉末状的LaFeSi材料用胶黏剂粘结在一起，并尽可能保持性能，再压制成型，通过固化等工艺使成型制品保持高的强度。而通常所用粘接剂需要固化温度80-180℃，在此温度范围加热0.5h-2h，会失去大量的氢原子，导致一级相变的LaFeSi系合金性能降低，影响磁制冷材料的性能，绝热温变、居里温度和磁熵变都会有所下降。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种保证合金不脱氢且性能保持不变的LaFeSiH材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种LaFeSiH材料的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)选取La_1-xR_x(Fe_13-y-bM_y)Si_bH_c合金充氢粉末；

(2)采用环氧树脂和固化剂按比例混合得到的粘接剂；

(3)配得的粘接剂与合金充氢粉末放入容器中，并倒入丙酮作为溶剂，进行搅拌，待粘接剂与合金充氢粉末混合均匀并待丙酮挥发后，进行造粒，再压制成型；

(4)成型后的样品在低温下固化，其中低温为不高于80℃。

在固化过程中使用高温固化会使合金中失去大量的氢，故而本发明通过改用环氧树脂和固化剂配比得到的固化粘接剂，其固化温度不大于80℃，这样合金的强度和性能可以同时得到保证，此外还能保证合金不脱氢。

作为优选，在步骤(1)中，R为下述稀土元素的一种或者几种的组合物，所述稀土元素为：Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y；x的范围是：0≤x≤0.3；M为Mn、Ti、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga中的一种；y的范围是：0.003≤y≤0.5；b的范围是：1.0≤b≤1.5；c的范围是：0≤c≤3.0。

作为优选，在步骤(1)中，La_1-xR_x(Fe_13-y-bM_y)Si_bH_c合金充氢粉末的粉末粒径控制在300μm以下。如果粉末粒径太大，压制过程中流动性太差，对于棱边较多的方块形压坯成型困难。

作为优选，在步骤(2)中，环氧树脂和固化剂的比例为1～2∶1。

作为优选，在步骤(2)中，粘接剂占合金充氢粉末的质量分数为1.5％-3％。如果粘接剂的质量分数过高，则合金粉末粘度太大，不利于造粒。