[发明专利]一种碳纤维增强的磁制冷功能合金复合材料制备装置与制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维增强的磁制冷功能合金复合材料制备装置，制备装置包括有真空阀、真空泵和真空腔体，真空腔体的上端开设有观察窗，真空腔体的一侧通过管道连接有氩气气瓶，真空泵设置在氩气气瓶的一侧，同时真空泵与氩气气瓶、真空腔体之间均通过管道进行连接，且氩气气瓶和真空泵的管道接点处设置有真空表，真空表用于监测真空腔体的内部压力大小；真空阀包括有一号真空阀和二号真空阀，一号真空阀安装在与氩气气瓶进行连接的管道上，二号真空阀安装在与真空泵进行连接的管道上。本发明通过预置高强碳纤维增强预制体，大幅提升了制备出的磁制冷功能合金复合材料力学性能，且制备出的磁制冷功能合金复合材料板材可达到公斤级。

技术领域

本发明涉及磁制冷功能合金复合材料加工制备技术领域，尤其涉及一种碳纤维增强的磁制冷功能合金复合材料制备装置与制备方法。

背景技术

目前广泛采用的气体压缩制冷效率较低，发展高效环保的新型磁制冷技术势在必行。磁制冷技术利用固态磁制冷功能合金的磁热效应实现制冷，具有低能耗、无污染、效率高等优点而倍受关注，但已知的几种磁制冷功能合金备选材料均存在力学性能较差这一共性问题。磁制冷技术规模化应用的关键瓶颈在于如何制备出公斤级、综合力学性能和磁学制冷性能优异的大体积磁制冷功能合金。

中国专利公告号：CN108677078 B，公告日：2020年01月07日公告了一种富Mn的Mn-Ni-In-Co-Cu磁制冷材料及其制备方法，该材料本身在室温附近能够获得优异的绝热温变，是理想的近室温磁制冷工质。富Mn的Mn-Ni-In-Co-Cu磁制冷合金材料的化学分子式为Mn_xNi₃₇In₉Co₄Cu_y，合金中元素的摩尔数之和为100，其中46≤x≤49，1≤y≤4。该发明通过原料配比、真空电弧多次反复熔炼，制备多晶铸锭，在高纯惰性气体保护下退火，然后迅速水冷，从而制备出富Mn的Mn-Ni-In-Co-Cu磁制冷合金块体坯料。该发明的合金块体在3T磁场下，磁熵变变化范围为4.4～15.8JKg^-1K^-1。该方法虽然通过反复熔炼可以实现成分宏观均匀化，但是试样体积受到真空电弧熔炼设备限制，试样重量一般不超过150g。

中国专利公告号：CN109266951 A，公告日：2019年01月25日公告了一种LaFeSiCu磁制冷合金及其制备方法，其化学通式为(La_yFe_13-zSi_z)100_-xCu_x，0x≤50，1≤y≤2，0≤z≤10。制备方法如下：(1)将La、Fe、Si和Cu按通式中各元素的质量百分比混料；(2)在高纯氩气保护下，将配制好的原料在真空电弧炉中，反复熔炼、冷却、翻转四次；(3)将铸锭在高纯氩气氛下高温热处理后冷水淬火。该发明公开的材料制备工艺简单，极大的缩短了镧铁硅磁制冷材料的制备周期，制备出的磁致冷材料磁熵变大、磁滞和热滞损失小。但是该发明制备出的LaFeSiCu磁制冷合金质量不超过150g。

发明内容

发明目的：针对现有装置无法制备出公斤级、力学性能和磁学制冷性能优异的磁制冷功能复合材料板材的问题，本发明提出一种碳纤维增强的磁制冷功能合金复合材料制备装置与制备方法。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种碳纤维增强的磁制冷功能合金复合材料制备装置，所述制备装置包括有真空阀、真空泵和真空腔体，所述真空腔体的内部设置有合金熔炼单元、石墨导流槽和离心铸造成型单元，所述合金熔炼单元的上端和真空腔体的内部上端进行固定，同时所述合金熔炼单元设置在石墨导流槽的上方，所述石墨导流槽设置在离心铸造成型单元的上方，且所述离心铸造成型单元的下端和真空腔体的内部底端进行固定；