[发明专利]一种镨钴基合金磁制冷材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种镨钴基合金磁制冷材料，其特征在于：原料是Pr、Co和Mn以满足化学式Pr(Co_1-xMn_x)₂的摩尔比配比，经熔炼和退火处理制得，由于Mn在熔炼过程中存在挥发现象，Mn的添加量应在理论含量基础上额外增加3 wt.%作为补损；

所述化学式Pr(Co_1-xMn_x)₂的x取值范围为0.04~0.12；

包括以下步骤：

步骤1）镨钴基合金磁制冷材料的熔炼，按化学式Pr(Co_1-xMn_x)₂称量Pr、Co和Mn原料后进行熔炼，获得成分均匀的镨钴基合金磁制冷材料合金锭；

步骤2）镨钴基合金磁制冷材料的退火处理，将步骤1）制得的镨钴基合金磁制冷材料合金锭在一定条件下进行退火处理，使材料充分结晶，制得镨钴基合金磁制冷材料；

所述步骤2）的退火处理条件为用钽箔包裹住镨钴基合金磁制冷材料合金锭，密封在高真空石英管中，放入800~850℃的箱式炉中退火5~10天，然后迅速在冰水中淬火；

所得镨钴基合金磁制冷材料是MgCu₂型立方单相结构。

2.根据权利要求1所述的镨钴基合金磁制冷材料，其特征在于：该材料为二级相变材料。

3.根据权利要求1所述的镨钴基合金磁制冷材料，其特征在于：所得镨钴基合金磁制冷材料在10~105 K温度范围内的磁熵变值为：在0~2 T变化磁场下的磁熵变为0.13~6.27 J/kg·K；在0~5 T变化磁场下的磁熵变为0.54~10.66 J/kg·K；不同Mn含量合金在0~2 T变化磁场下最大磁熵变对应的相对制冷量为47.49 ~ 78.20 J/kg，在0~5 T变化磁场下最大磁熵变对应的相对制冷量为138.09 ~ 172.43 J/kg。

4.根据权利要求1所述的镨钴基合金磁制冷材料，其特征在于：所述步骤1）的熔炼方法是放电等离子烧结(SPS)、机械合金化或固相反应烧结中的任一种方法。

5.根据权利要求1所述的镨钴基合金磁制冷材料，其特征在于：所述步骤1）的熔炼方法是电弧熔炼时，将原料后放入电弧熔炼炉中，抽真空，用高纯惰性气体进去清洗后，在高纯惰性气体保护下熔炼1~3次。

6.根据权利要求1所述镨钴基合金磁制冷材料的应用，其特征在于：该合金的磁熵变值和相对制冷量在0~5 T磁场下的范围分别为0.54~10.66 J/kg·K和138.09~172.43 J/kg，可作为磁制冷工质应用在磁制冷装置中。