[发明专利]LaFeSi基磁制冷复合材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种LaFeSi基磁制冷复合材料，其特征在于包含功能体组元和基体组元，所述功能体组元包括LaFeSi基合金颗粒，所述基体组元包括低熔点金属或合金，所述LaFeSi基合金颗粒被所述基体组元粘结形成块体材料，并且至少部分所述的LaFeSi基合金颗粒被所述基体组元完全包覆；

其中，所述LaFeSi基合金颗粒具有NaZn₁₃型结构，且具有下列化学式：La_1+x(Fe_1-b-cCo_bMn_c)_13-ySi_yA_a，或者，La_1±zR_z(Fe_1-b-cCo_bMn_c)_13-ySi_yA_a；

其中A包括C、H和B元素中的任意一种或两种以上的组合，R包括Ce、Pr和Nd元素中的任意一种或两种以上的组合，0≤x≤1，0＜z＜1，0＜y≤1.8，0≤b≤0.2，0≤c≤0.2，0≤a≤3；

所述低熔点金属或合金采用熔点范围为100～300℃的金属Sn或Sn合金，所述Sn合金中的合金元素包括Cu、Pb、Sb、Bi、Cd、Ag和In中的任意一种或两种以上的组合；

所述LaFeSi基磁制冷复合材料中低熔点金属或合金的含量为大于10wt％而小于或等于50wt％。

2.根据权利要求1所述的LaFeSi基磁制冷复合材料，其特征在于：所述LaFeSi基合金颗粒所具有的化学式为La_1－zR_z(Fe_1-b-cCo_bMn_c)_13-ySi_yA_a，0＜z≤0.5，且粒径≤250μm。

3.根据权利要求1所述的LaFeSi基磁制冷复合材料，其特征在于：所述LaFeSi基合金颗粒的粒径为40～100μm。

4.根据权利要求1所述的LaFeSi基磁制冷复合材料，其特征在于：所述LaFeSi基磁制冷复合材料中低熔点金属或合金的含量为大于10wt％而小于或等于20wt％。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的LaFeSi基磁制冷复合材料，其特征在于：所述LaFeSi基磁制冷复合材料于0～2T磁场变化下有效磁熵变值为5.0～30.0J/kgK，相变温区为200～360K。

6.如权利要求1～5中任一项所述LaFeSi基磁制冷复合材料的制备方法，其特征在于包括：按照所述LaFeSi基合金颗粒的化学式配制除H以外的原料；

将所述原料于高纯惰性气体保护下进行熔炼，形成合金锭或速凝片；

将所述合金锭或者速凝片于真空环境或惰性气氛中退火，然后迅速淬火，形成具有NaZn₁₃型结构的LaFeSi基合金；

将所述LaFeSi基合金破碎成粒径≤250μm的颗粒，并与粉体状的低熔点金属或合金混合均匀形成混合粉，所述低熔点金属或合金的颗粒粒径≤250μm；

将所述混合粉于压力在8×10^-2Pa以下的高真空环境中或惰性气氛中热压成型，压制压力为50MPa～1GPa，热压温度为180～300℃，保压时间为0.5min～10min。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述低熔点金属或合金的颗粒粒径为5～100μm。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述LaFeSi基合金颗粒的粒径为40～100μm。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于包括：将所述混合粉倒入模具中，并将模具置于真空热压机的感应加热线圈中央，之后抽高真空并热压成型。