[发明专利]一种磁制冷材料成型工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁制冷材料成型工艺，特别是涉及高熔点脆性磁制冷材料片状成型的制备方法。 

背景技术

室温磁制冷技术作为一种新型的制冷技术，由于高效环保等优势，越来越受到人们的重视。而室温磁制冷材料作为室温磁制冷关键技术之一，倍受各国的研究者重视，目前所开发的室温磁制冷材料主要有Gd基合金、Mn基合金及稀土-过渡族合金，LaFe_13-xSi_x系合金。 

实际应用中由于磁制冷机（系统）结构设计及固液热交换的需要，磁制冷材料通常要被加工制备成各种形状，从而改善磁制冷机（系统）中的固液换热效率，而磁致冷材料多为金属间化合物和氧化物等磁热材料，因其脆性大，成型很困难。磁制冷材料作为磁工质在磁制冷机中应用，不仅需要大的磁热性能，同时还应具备一定的强度和韧性，以及满足固液换热需要的不同形状的工质。所以制备具有一定韧性，且具有较高换热效率的实用的磁制冷材料变得尤为重要。目前，有关脆性磁制冷材料的成型有所报道，如直接用颗粒状（表面包覆一层薄的金属）、片状（高温烧结成型），但远不能满足磁制冷的需要，另外，烧结成型的材料仍然比较脆，且导热性能较差。本发明能有效制备出韧性及导热性较好的片状磁制冷材料。 

发明内容

本发明的目的在于克服脆性磁制冷合金难以成型的缺点，提供一种具有较高换热效率的薄片状磁制冷材料成型工艺，为磁制冷材料在室温磁制冷上的应用做好技术储备。 

本发明所用磁制冷材料主要为高熔点脆性磁制冷合金，其具体成型工艺如下： 

1）将所用的磁制冷合金研磨至100目-200目、200目-300目不同的粒径区间；

2）将研磨后不同粒径区间的粉末按照一定质量比混合均匀，在添加重量比不超过百分之十的粘接剂，充分搅拌后填充在具有三维网状结构的泡沫金属中；

3）低温蒸发水分及固化，利用辊压机压制0.8mm以下的薄片状，制成薄片状材料。

优选的，步骤2）所述的不同粒径区间的重量比可选（100目-200目）：（200目-300目）=0:1、1:4、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、4:1，目的为增大磁制冷材料的填充量。 

优选的，步骤2）所述粘接剂可选择羧甲基纤维素（CMC）+聚四氟乙烯（PTFE）、环氧树脂、导热硅胶、金属锡（Sn）。 

优选的，步骤2）所述使用泡沫金属的目的是利用它做骨架便于成型，减小材料的脆性，并且所选泡沫金属具有好的导热系数，泡沫金属的孔隙率＞90%、面密度650-7000g/m²、孔密度（ppi）20-90、厚度＜5mm。 

优选的，步骤3）烘干温度的选择：以上有机粘结剂烘干温度在100-200℃之间；低熔点金属的烘干温度在T_熔至T_熔+50℃之间。烘干时间选择为2-6小时。 

优选的，步骤3）利用辊压机可以多道次辊压，避免变形过大材料开裂。 

与现有技术相比，本发明的优点在于利用具有较好韧性的网状泡沫金属做骨架，将金属件化合物和氧化物等磁热材料填充其中，成型后的材料具有一定的韧性，并且换热效率大大提高；工艺简单，成本低廉，易于工业化生产。 

附图说明

图1.成型后的片状LaFe_11.6Si_1.4材料外形图。 

图2.三维网状泡沫铜基体外形图。 

图3.成型后的LaFe_11.6Si_1.4片状材料韧性直观展示图。 

图4.三维网状泡沫铜基体的光学显微图。 

图5. LaFe_11.6Si_1.4合金片状成型试样的显微形貌图。 

图6.成型前粉末的XRD衍射图谱和片状试样的XRD衍射图谱。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明，所给出的实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域专业人员根据上述本发明内容对本发明所作出的非本质的改进和调整应属本发明的保护范围。 

实施例1