[发明专利]一种混合稀土铁硼磁制冷材料及其制备方法

说明书

一种混合稀土铁硼磁制冷材料及制备方法，其材料化学组分为：RE_xRE’_1‑xFe12B6；其中RE和RE’为稀土La、Y、Ce、Nd中任意不同元素中的一种，0.2≤x≤0.8。本发明混合稀土RE_xRE’_1‑xFe12B6材料属于空间群，为SrNi₁₂B₆型晶体结构，在0～3T的磁场变化下，等温磁熵变为6.4‑9.5J/kgK；在0～5T的磁场变化下，等温磁熵变为10.8‑16.6J/kgK。本发明的稀土铁硼材料通过将原料在氩气的保护下电弧熔炼结合甩带技术制备，工艺简单，适用于工业化生产与应用。

技术领域

本发明属于稀土新材料领域，特别涉及一种混合稀土铁硼磁制冷材料及其制备方法。

背景技术

磁制冷技术的主要原理是利用材料的磁热效应,又称磁卡效应，是实现制冷的一种新型制冷方式，具体表现为外磁场的变化会引起材料自身温度的变化，以此达到制冷或制热的效果；磁制冷技术未来极有可能取代传统的气体压缩制冷成为最有发展前景的制冷技术之一。磁制冷技术与传统的制冷技术相比较有制冷效率更高、制冷单元体积变得较小、噪音更小、寿命更长等特点；最为重要的是相比较于氟利昂压缩制冷带来的种种环境问题，磁制冷技术是完全绿色无环境污染的高新技术。

磁制冷技术被认为是未来可能取代传统的气体压缩制冷，成为最有发展前景的制冷技术之一。而取决于这一技术能否走出实验室，走向商用化的关键之一是寻找不同温区的磁制冷材料。目前一方面高性能磁制冷材料相对较少，另一方面目前报道的高性能磁制冷材料，一般均含有重稀土元素，由于重稀土元素价格昂贵且含量稀少，而限制了该类材料的实际应用。开发高丰度稀土低成本磁制冷材料是稀土材料可持续发展战略至关重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种混合稀土铁硼磁制冷材料及制备方法，本发明混合稀土铁硼磁制冷材料具有磁制高性能，成本较低。本发明的稀土铁硼材料通过将原料在氩气的保护下电弧熔炼结合甩带技术制备，工艺简单，适用于工业化生产与应用。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种混合稀土铁硼磁制冷材料，其材料化学组成分子式为：RE_xRE'_1-xFe₁₂B₆；其中RE和RE'为稀土La、Y、Ce、Nd中任意不同元素中的一种，0.2≤x≤0.8。

优选地，本发明混合稀土铁硼磁制冷材料为SrNi₁₂B₆型晶体结构，属于空间群；混合稀土铁硼磁制冷材料在0～3T的磁场变化下，等温磁熵变为6.4-9.5J/kgK；在0～5T的磁场变化下，等温磁熵变为10.8-16.6J/kgK。

进一步优选地，混合稀土铁硼磁制冷材料在0～3T的磁场变化下，等温磁熵变为6.8-9.2J/kgK；在0～5T的磁场变化下，等温磁熵变为12.4-15.8J/kgK。

一种本发明混合稀土铁硼磁制冷材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照RE_xRE'_1-xFe₁₂B₆化学元素计量比分别称量含有RE、RE’、Fe和B的原料，其中RE和RE'为稀土La、Y、Ce、Nd中任意不同元素中的一种，0.2≤x≤0.8；考虑稀土元素RE和RE'在熔炼过程中的挥发损失量，补充挥发损失量的含有RE、RE’的原料，使含有RE、RE’的原料过量；

步骤二：在惰性气体保护下，在电弧熔炼炉里，将在所述步骤一中的原料进行熔炼至完全熔化，并保温30-120秒，完成第一次熔炼；然后在冷却后翻转混合原料被熔炼并凝固后的材料，再次加热至熔化，并保温30-120秒，完成第二次熔炼；然后再重复第二次熔炼步骤至少2次，得到熔炼产物；