[发明专利]一种低磁场驱动取向Mn-Ni-Sn磁制冷合金材料及其薄带制备方法

权利要求书

1.一种低磁场驱动取向Mn-Ni-Sn磁制冷合金材料，所述Mn-Ni-Sn磁制冷合金材料的化学分子式为：Mn_xNi_ySn_z，式中，x、y、z为元素的摩尔比，43.0≤x≤47.0, 41.0≤y≤45.0,10.0≤z≤13.0，x+y+z=100，其特征在于：所述Mn-Ni-Sn磁制冷合金材料在低磁场驱动取向应用中，相变温度范围250K-340K，平行或者垂直于Mn-Ni-Sn磁制冷合金薄带样品平面方向施加由普通稀土永磁体提供的外加磁场，外加磁场的磁场强度为8~12千奥斯特，在平行薄带方向等温磁熵变ΔS_M为9.1J/kg K，在垂直薄带方向等温磁熵变ΔS_M为8.8 J/kg K。

2.根据权利要求1所述的一种低磁场驱动取向Mn-Ni-Sn磁制冷合金材料，其特征在于：所述Mn-Ni-Sn磁制冷合金材料的化学式为Mn₄₅Ni₄₃Sn₁₂。

3.制备如权利要求1所述的一种低磁场驱动取向Mn-Ni-Sn磁制冷合金薄带的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）原料配比：按化学式Mn_xNi_ySn_z的摩尔比配料，式中，43.0≤x≤47.0, 41.0≤y≤45.0, 10.0≤z≤13.0，x+y+z=100；

（2）制备多晶铸锭：将步骤（1）称取的原料盛放至水冷铜坩埚中，随后置于真空电弧熔炼炉中采用真空电弧熔炼，熔炼条件为：抽取熔炼炉内空气使真空度达到1×10^-3 Pa 以下时，向熔炼炉中通入氩气，开启控制电源产生电弧，待原料表面完全熔化后将原料翻转180°仍置于水冷铜坩埚中，使得铸锭表面与底部均匀熔化；待铸锭中各组分元素混合均匀后，关闭控制电源，铸锭随水冷铜坩埚冷却，获得Mn-Ni-Sn磁制冷合金铸锭；其中熔炼电流200～300安培，铸锭反复熔炼3～5次；

（3）熔体快淬法制备Mn-Ni-Sn磁制冷合金薄带坯料：

将前步（2）制得的Mn-Ni-Sn磁制冷合金铸锭放入底部带有小孔的石英管内，再将石英管开口端朝上安放于甩带机炉腔内，抽取甩带机炉腔内的空气待真空度达到1.0×10^-3 Pa时，向甩带机炉腔内通入高纯氩气，直至甩带机炉腔内压力为0.04-0.05 MPa，启动感应高频加热，调节电流大小，增加感应加热的功率，使Mn-Ni-Sn磁制冷合金铸锭处于熔融状态，然后从石英管开口端吹入压力为3～5 Pa的高纯氩气，使熔融Mn-Ni-Sn磁制冷合金液体从小孔中喷射到线速度为15-25 m/s的高速旋转的铜轮上，由铜轮甩出Mn-Ni-Sn磁制冷合金薄带样品坯料，

（4）制备Mn-Ni-Sn磁制冷合金薄带：

将前步（3）制得的Mn-Ni-Sn磁制冷合金薄带坯料放入真空退火炉中在973~1123K温度下退火10-60 min，然后随炉冷却至室温，最终制得Mn-Ni-Sn磁制冷合金薄带样品。

4.根据权利要求3所述的制备一种低磁场驱动取向Mn-Ni-Sn磁制冷合金薄带的方法，其特征在于：所述步骤（3）中石英管直径为10 mm，石英管上的小孔直径为1.5 mm。

5.根据权利要求3所述的制备一种低磁场驱动取向Mn-Ni-Sn磁制冷合金薄带的方法，其特征在于：所述步骤（4）中制得的Mn-Ni-Sn磁制冷合金薄带样品的宽度为3-4 mm，厚度为40-50 μm，相变温度范围250 K-340 K。

6.根据权利要求3所述的制备一种低磁场驱动取向Mn-Ni-Sn磁制冷合金薄带的方法，其特征在于：平行及垂直于Mn-Ni-Sn磁制冷合金薄带样品平面方向施加由普通稀土永磁体提供的外加磁场，在平行薄带方向等温磁熵变ΔS_M为9.1J/kg K，在垂直薄带方向等温磁熵变ΔS_M为8.8 J/kg K。