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一种RE4TCd磁制冷材料   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2022-03-03
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2022-06-17
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-08-19
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2042-03-03
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN202210203082.4 申请日 2022-03-03
公开/公告号 CN114561580B 公开/公告日 2022-08-19
授权日 2022-08-19 预估到期日 2042-03-03
申请年 2022年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 C22C28/00C22C1/04C22C1/02C22F1/16B22F9/04B22F3/14B22F1/052H01F1/01H01F41/02 主分类号 C22C28/00
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 3
权利要求数量 4 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 0 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 张义坤、王昕、李领伟 第一发明人 张义坤
地址 浙江省杭州市杭州经济开发区白杨街道2号大街1158号 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
北京圣州专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
朱芳斌
摘要
本发明公开了一种RE4TCd磁制冷材料,所述RE为稀土元素Dy、Ho、Tm中的一种或两种之间的混合,T为过渡金属元素Ni、Cu中的一种或两种之间的混合。本发明还公开了一种RE4TCd磁制冷材料的制备方法,包括将稀土金属与过渡金属混合熔化成RE4T合金锭,RE4T合金锭破碎与Cd粉混合,在密封模具中高压低温下烧结,再经热处理得到RE4TCd材料。本发明所述的一种RE4TCd磁制冷材料及其制备方法制备的RE4TCd磁制冷材料,在0~5的磁场变化下,磁熵变值为16.4~25.8J/kg K,具有较大的磁熵变,拓宽低温磁制冷材料的应用。
  • 摘要附图
    一种RE4TCd磁制冷材料
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-08-19 授权
2 2022-06-17 实质审查的生效 IPC(主分类): C22C 28/00 专利申请号: 202210203082.4 申请日: 2022.03.03
3 2022-05-31 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种RE4TCd磁制冷材料,其特征在于:所述RE为稀土元素Dy、Ho、Tm中的一种或两种之间的混合,T为过渡金属元素Ni、Cu中的一种或两种之间的混合;
上述RE4TCd磁制冷材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将稀土金属与过渡金属单质按摩尔比在4.02:1‑4.05:1的比例均匀混合成原料,在保护气体气氛下,利用电阻丝加热或电弧放电的方法加热至原料全部熔化后冷却获得合金锭,翻转后再次熔化后冷却,重复3‑5次,获得均匀的RE4T合金锭;
S2、将步骤S1制备出的RE4T合金锭破碎成80‑160微米颗粒后,与粒度在40‑80微米的Cd粉按1:1.04‑1:1.08的摩尔比称量,并混合均匀,得到混合粉末;
S3、将步骤S2获得的混合粉末放入密封的模具中在40‑120MPa的压力下,加热至300‑
330℃保温6‑24小时,冷却至室温后,获得致密的合金块;
S4、将步骤S3制得的合金块去除表面氧化层后,在氩气保护状态下进行热处理,冷却至室温,获得RE4TCd材料。

2.根据权利要求1所述的一种RE4TCd磁制冷材料,其特征在于:所述步骤S1中,保护气体为氩气。

3.根据权利要求1所述的一种RE4TCd磁制冷材料,其特征在于:所述步骤S4中,所述热处理温度为450‑640℃,热处理保温时间为48‑120小时。

4.根据权利要求1所述的一种RE4TCd磁制冷材料,其特征在于:制备的RE4TCd磁制冷材料属于立方晶系F4—3m空间群,在0~5T的磁场变化下,磁熵变值为16.4~25.8 J/kg K。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及磁制冷材料技术领域,尤其是涉及一种RE4TCd磁制冷材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 磁制冷材料是一种基于材料的磁热效应(即magnetocaloric effect,又称磁卡效应或磁熵效应)实现制冷的一种无污染的制冷工质材料。磁热效应是磁性材料的内禀特性之一,其大小取决于磁性材料内在的物理特性。磁制冷是利用外加磁场而使磁工质的磁矩发生有序、无序的变化(相变)引起磁体吸热和放热作用而进行制冷循环。磁制冷被认为是一种“绿色”的制冷方式,不排放如氟利昂等任何有害气体,有望代替现在正在使用的耗能大且有害环境的气体压缩制冷方式。
[0003] 目前,磁制冷主要应用在极低温和液化氦等小规模的装置中。目前低温区磁制冷材料主要包括一些顺磁金属盐和稀土金属间化合物,但由于他们的磁熵变相对较小,使其商业应用受到一定的限制。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种RE4TCd磁制冷材料及其制备方法,具有较大的磁熵变,拓宽低温磁制冷材料的应用。
[0005] 为实现上述目的,本发明提供了一种RE4TCd磁制冷材料,所述RE为稀土元素Dy、Ho、Tm中的一种或两种之间的混合,T为过渡金属元素Ni、Cu 中的一种或两种之间的混合。
[0006] 上述RE4TCd磁制冷材料的制备方法,包括以下步骤:
[0007] S1、将稀土金属与过渡金属单质按摩尔比在4.02:1‑4.05:1的比例均匀混合成原料,在保护气体气氛下,利用电阻丝加热或电弧放电的方法加热至原料全部熔化后冷却获得合金锭,翻转后再次熔化后冷却,重复3‑5次,获得均匀的RE4T合金锭;
[0008] S2、将步骤S1制备出的RE4T合金锭破碎成80‑160微米颗粒后,与粒度在40‑80微米的Cd粉按1:1.04‑1:1.08的摩尔比称量,并混合均匀,得到混合粉末;
[0009] S3、将步骤S2获得的混合粉末放入密封的模具中在40‑120MPa的压力下,加热至300‑330℃保温6‑24小时,冷却至室温后,获得致密的合金块;
[0010] S4、将步骤S3制得的合金块去除表面氧化层后,在氩气保护状态下进行热处理,冷却至室温,获得RE4TCd材料。
[0011] 优选的,所述步骤S1中,稀土金属为Dy、Ho、Tm中的一种或两种之间的混合。
[0012] 优选的,所述步骤S1中,过渡金属为Ni、Cu中的一种或两种之间的混合。
[0013] 优选的,所述步骤S1中,保护气体为氩气。
[0014] 优选的,所述步骤S4中,所述热处理温度为450‑640℃,热处理保温时间为48‑120小时。
[0015] 采用上述RE4TCd磁制冷材料的制备方法,制备的RE4TCd磁制冷材料属于立方晶系F4—3m空间群,在0~5T的磁场变化下,磁熵变值为16.4~25.8 J/kg K。
[0016] 本发明所述的一种RE4TCd磁制冷材料及其制备方法的优点和积极效果是:
[0017] 1、由于Cd的饱和蒸气压较高且沸点较低,很容易挥发无法直接进行合金化;因此首先将稀土金属与过渡金属进行混合熔炼,有利于减小Cd的挥发,获得RE4TCd磁制冷材料。
[0018] 2、将RE4T合金锭破碎成80‑160微米颗粒后,与粒度在40‑80微米的Cd 粉进行混合均匀,RE4T粒度与Cd粒度相当,容易提高RE4T粒度与Cd粒度混合的均匀性,获得组织均匀的RE4TCd磁制冷材料。
[0019] 3、在40‑120MPa压力的密封模具中加热至300‑330℃保温6‑24小时,实现RE4T与Cd的合金化,在高压、低温下实现Cd的合金化,有利于减小Cd 的挥发,获得组织均匀的RE4TCd磁制冷材料。
[0020] 4、在450‑640℃的温度下保温48‑120小时对RE4TCd磁制冷材料进行热处理,有利于获得成分和组织均匀的RE4TCd磁制冷材料。在0~5的磁场变化下,磁熵变值为16.4~25.8J/kg K,具有较大的磁熵变。

实施方案

[0021] 以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0022] 实施例1Dy4CuCd材料的制备
[0023] S1、将稀土金属Dy与过渡金属单质Cu按摩尔比在4.02:1的比例均匀混合成原料,在氩气气氛下,利用电阻丝加热的方法加热至原料全部熔化后冷却获得合金锭,翻转后再次熔化后冷却,重复3次,获得均匀的Dy4Cu合金锭;
[0024] S2、将步骤S1制备出的Dy4Cu合金锭破碎成100微米颗粒后,与粒度在 60微米的Cd粉按1:1.04的摩尔比称量,并混合均匀,得到混合粉末;
[0025] S3、将步骤S2获得的混合粉末放入密封的模具中60MPa的压力下,加热至300℃保温10小时,冷却至室温后,获得致密的合金块;
[0026] S4、将步骤S3制得的合金块去除表面氧化层后,在氩气保护状态下加热到500℃,保温120小时,进行热处理,冷却至室温,获得Dy4CuCd材料。
[0027] 获得的Dy4CuCd材料在0~5T的磁场变化下,磁熵变值为17.6J/kg K。
[0028] 实施例2Tm4NiCd材料的制备
[0029] S1、将稀土金属Tm与过渡金属单质Ni按摩尔比在4.03:1的比例均匀混合成原料,在氩气气氛下,利用电阻丝加热的方法加热至原料全部熔化后冷却获得合金锭,翻转后再次熔化后冷却,重复5次,获得均匀的Tm4Ni合金锭;
[0030] S2、将步骤S1制备出的Tm4Ni合金锭破碎成150微米颗粒后,与粒度在 80微米的Cd粉按1:1.05的摩尔比称量,并混合均匀,得到混合粉末;
[0031] S3、将步骤S2获得的混合粉末放入密封的模具中100MPa的压力下,加热至330℃保温24小时,冷却至室温后,获得致密的合金块;
[0032] S4、将步骤S3制得的合金块去除表面氧化层后,在氩气保护状态下加热到600℃,保温100小时,进行热处理,冷却至室温,获得Tm4NiCd材料。
[0033] 获得的Tm4NiCd材料在0~5T的磁场变化下,磁熵变值为18.4J/kg K。
[0034] 实施例3Ho3Tm1NiCd材料的制备
[0035] S1、将稀土金属Ho和Tm与过渡金属单质Ni按摩尔比在3.02:1.02:1的比例均匀混合成原料,在氩气气氛下,利用电阻丝加热的方法加热至原料全部熔化后冷却获得合金锭,翻转后再次熔化后冷却,重复5次,获得均匀的Ho3Tm1Ni合金锭;
[0036] S2、将步骤S1制备出的Ho3Tm1Ni合金锭破碎成80微米颗粒后,与粒度在80微米的Cd粉按1:1.06的摩尔比称量,并混合均匀,得到混合粉末;
[0037] S3、将步骤S2获得的混合粉末放入密封的模具中120MPa的压力下,加热至320℃保温24小时,冷却至室温后,获得致密的合金块;
[0038] S4、将步骤S3制得的合金块去除表面氧化层后,在氩气保护状态下加热到550℃,保温120小时,进行热处理,冷却至室温,获得Ho3Tm1NiCd材料。
[0039] 获得的Ho3Tm1NiCd材料在0~5T的磁场变化下,磁熵变值为21.4J/kg K。
[0040] 实施例4Dy2Ho2CuCd材料的制备
[0041] S1、将稀土金属Dy和Ho与过渡金属单质Cu按摩尔比在2.02:2.02:1的比例均匀混合成原料,在氩气气氛下,利用电阻丝加热的方法加热至原料全部熔化后冷却获得合金锭,翻转后再次熔化后冷却,重复4次,获得均匀的 Dy2Ho2Cu合金锭;
[0042] S2、将步骤S1制备出的Dy2Ho2Cu合金锭破碎成160微米颗粒后,与粒度在80微米的Cd粉按1:1.05的摩尔比称量,并混合均匀,得到混合粉末;
[0043] S3、将步骤S2获得的混合粉末放入密封的模具中50MPa的压力下,加热至320℃保温10小时,冷却至室温后,获得致密的合金块;
[0044] S4、将步骤S3制得的合金块去除表面氧化层后,在氩气保护状态下加热到450℃,保温50小时,进行热处理,冷却至室温,获得Dy2Ho2CuCd材料。
[0045] 获得的Dy2Ho2CuCd材料在0~5T的磁场变化下,磁熵变值为19.7J/kg K。
[0046] 实施例5Dy1Tm3Ni0.5Cu0.5Cd材料的制备
[0047] S1、将稀土金属Dy和Tm与过渡金属单质Ni和Cu按摩尔比在 1.01:3.03:0.5:0.5的比例均匀混合成原料,在氩气气氛下,利用电阻丝加热的方法加热至原料全部熔化后冷却获得合金锭,翻转后再次熔化后冷却,重复4 次,获得均匀的Dy1Tm3Ni0.5Cu0.5合金锭;
[0048] S2、将步骤S1制备出的Dy1Tm3Ni0.5Cu0.5合金锭破碎成120微米颗粒后,与粒度在80微米的Cd粉按1:1.07的摩尔比称量,并混合均匀,得到混合粉末;
[0049] S3、将步骤S2获得的混合粉末放入密封的模具中120MPa的压力下,加热至300℃保温24小时,冷却至室温后,获得致密的合金块;
[0050] S4、将步骤S3制得的合金块去除表面氧化层后,在氩气保护状态下加热到600℃,保温100小时,进行热处理,冷却至室温,获得Dy1Tm3Ni0.5Cu0.5Cd 材料。
[0051] 获得的Dy1Tm3Ni0.5Cu0.5Cd材料在0~5T的磁场变化下,磁熵变值为 24.2J/kg K。
[0052] 实施例6Ho2Tm2Ni0.4Cu0.6Cd材料的制备
[0053] S1、将稀土金属Ho和Tm与过渡金属单质Ni和Cu按摩尔比在 2.03:2.02:0.4:0.6的比例均匀混合成原料,在氩气气氛下,利用电阻丝加热的方法加热至原料全部熔化后冷却获得合金锭,翻转后再次熔化后冷却,重复5 次,获得均匀的Ho2Tm2Ni0.4Cu0.6合金锭;
[0054] S2、将步骤S1制备出的Ho2Tm2Ni0.4Cu0.6合金锭破碎成100微米颗粒后,与粒度在60微米的Cd粉按1:1.07的摩尔比称量,并混合均匀,得到混合粉末;
[0055] S3、将步骤S2获得的混合粉末放入密封的模具中80MPa的压力下,加热至320℃保温20小时,冷却至室温后,获得致密的合金块;
[0056] S4、将步骤S3制得的合金块去除表面氧化层后,在氩气保护状态下加热到600℃,保温80小时,进行热处理,冷却至室温,获得Ho2Tm2Ni0.4Cu0.6Cd 材料。
[0057] 获得的Ho2Tm2Ni0.4Cu0.6Cd材料在0~5T的磁场变化下,磁熵变值为22.8J/kg K。
[0058] 因此,本发明采用上述RE4TCd磁制冷材料及其制备方法,具有较大的磁熵变,拓宽低温磁制冷材料的应用。
[0059] 最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
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