[发明专利]一种稀土—铁—硅基磁制冷复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种稀土—铁—硅基磁制冷复合材料，其特征在于：该复合材料包含功能体组元和基体组元，所述功能体组元包括稀土—铁—硅基合金颗粒，所述基体组元包括铝金属单质，所述稀土—铁—硅基合金颗粒被所述基体组元粘结成块体材料或功能体组元与基体组元反应物粘结成块体材料；

所述的稀土—铁—硅基合金颗粒，其化学通式为R_x(Fe_1-a-bCo_aMn_b)_13-ySi_yA_z；其中，A选自H、B和C元素中的任意一种或两种及以上的组合，R选自La、Ce、Pr和Nd元素中的任意一种或两种及以上的组合，1≤x≤2，1≤y≤2，0≤z≤4，0≤a≤0.1，0≤b≤0.05；且所述的稀土—铁—硅基合金颗粒包含具有NaZn₁₃型晶体结构的磁热效应化合物；

所述稀土—铁—硅基磁制冷复合材料的制备方法，包括：

1）按照稀土—铁—硅基合金颗粒所述的化学通式R_x(Fe_1-a-bCo_aMn_b)_13-ySi_yA_z配制原料；其中，A选自H、B和C元素中的任意一种或两种及以上的组合，R选自La、Ce、Pr和Nd元素中的任意一种或两种及以上的组合，1≤x≤2，1≤y≤2，0≤z≤4，0≤a≤0.1，0≤b≤0.05；当化学式中的A包含H元素时，按照化学式配制除H元素以外的原料；

2）将步骤1）配制的原料放于熔炼炉中，在高纯惰性气体保护下进行熔炼，制备母合金；

3）将步骤2）熔炼的母合金在真空环境或惰性气氛中退火，然后迅速淬火，获得含有NaZn₁₃型晶体结构化合物的稀土—铁—硅基合金；

4）将步骤3）制备的稀土—铁—硅基合金破碎，并与铝金属单质均匀混合得混合料；

5）将步骤4）的混合料放于模具中，并在高真空环境中或惰性气体中热压成型，制得块体材料；

6）当化学式中的A包含H元素时，将步骤5）制得的块体材料或将其进一步加工成型后，在氢气气氛中氢化处理；

所述的稀土—铁—硅基合金颗粒的粒径为50～150µm；所述的铝金属单质的粒径为10～150µm；

步骤5）中热压成型条件包括：压制压力为50～500MPa；热压温度为300～600℃；保压时间为0.5～30min。

2.根据权利要求1所述的稀土—铁—硅基磁制冷复合材料，其特征在于：所述稀土—铁—硅基磁制冷复合材料中的铝金属单质的重量百分比含量为10～20wt.%。

3.根据权利要求1～2中任意一项权利要求所述的稀土—铁—硅基磁制冷复合材料，其特征在于：所述稀土—铁—硅基磁制冷复合材料在2T磁场变化下最大熵变值为4～30J/(kg×K)，相变温度范围为180～350K；室温单轴压缩强度不小于80MPa；300K下热导率为2～100W/(m×K)。

4.根据权利要求1所述的稀土—铁—硅基磁制冷复合材料，其特征在于：步骤6）中氢化处理条件包括：氢气压力为0.05～2MPa；氢化处理温度为200～400℃；氢化处理时间不超过5小时。