專利名稱：一種磁制冷材料的制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種磁制冷材料的制備工藝。
技術背景
磁制冷是新型的制冷技術，涉及冰箱、空調等巨大的制冷市場。采用磁性材料作為制冷工質，通過磁熱效應進行制冷，即磁制冷材料等溫磁化時向外界放出熱量，而絕熱退磁時從外界吸取熱量而達到制冷效果。由于其高效，節能，不產生溫室效應而成為未來最有希望替代傳統的氣體壓縮制冷的技術。很顯然，節能環保的磁制冷技術對社會、環境和經濟都將有非常重要的意義。
近年來，許多具有室溫磁熱效應的材料得到了較快的發展和研究。錳鐵磷鍺 MnFePGe系化合物由于其不僅存在巨磁熱效應，而且具有豐富的原材料、低的生產成本和無環境污染等特點而成為最有希望得到實際應用的新型磁制冷材料。Mr^ePGe系化合物在居里溫度(Tc)附近發生一級相變，磁相變可以通過外加磁場進行誘導，在居里溫度附近施加磁場時，由順磁相轉變為鐵磁相，材料放熱；去除外加磁場，由鐵磁相轉變為順磁相，材料吸熱。由此產生巨磁熱效應，材料存在較大的磁熵變。通過調節Mn/Fe比和P/Ge比可以調節 MnFePGe系材料的居里溫度Tc，使之接近或高于室溫以利于實際應用。
我們在研究中發現該系列材料磁熵變的變化直接對應于鐵磁相含量的變化，即隨著外加磁場的增加鐵磁相含量得到增加，以此帶來磁熵變的增加。但外加磁場即使增加到 5特斯拉，也有部分晶粒不能由順磁相轉變為鐵磁相，而不能轉換的晶粒都是小于3微米的小晶粒。本發明通過高溫退火，使材料的晶粒得到長大，磁熵變增大，提高了材料的磁熱效應。可應用于磁制冷技術中。發明內容
本發明的目的是提供一種工作溫度在室溫附近，居里溫度連續可調；在永磁體可以提供的磁場范圍內有大的磁熵變，可以廣泛應用于磁制冷技術的磁制冷材料及其制備工藝。
本發明所涉及的磁制冷材料的化學通式為Mn(2_x)Fe(x)Pa_y)Ge(y)，χ的范圍為 0. 8 0. 9。y的范圍為0. 2 0. 25。
本發明所提供了上述磁制冷材料的制備方法，采用機械合金化和其后的放電等離子燒結技術。其特征在于，它依次包括以下步驟
(1)所用原材料為商業錳、鐵、磷粉末、鍺碎片，純度為99. 9 99. 9999wt%，采用機械合金化的方法將原材料連續球磨0. 5 4小時，使材料初步成相，其物相分析采用X射線衍射儀進行，
圖1為0. 5小時球磨粉末的X射線衍射(XRD)圖譜，已基本形成 ^2Ρ晶體結構相。
(2)將球磨粉末裝入石墨模具，然后采用放電等離子燒結技術(SPS) (DR. Sinter SPS-3. 2-MV)進行燒結，燒結溫度為880 950°C，燒結壓力為10 40MPa，升溫速度為60 1200C /min，保溫2 30min，燒結真空度高于6Pa，燒結完成后隨爐冷卻至室溫。
(3)將燒結后的樣品封存于真空石英管中，真空處理后充入氬氣或氮氣，退火所采用的設備是箱式馬弗爐，升溫至800°C 950°C并保溫M 240小時，最后將石英管在冰水或液氮中進行淬火處理。
采用FEI quanta 200掃描電鏡對樣品進行背散射電子衍射技術(EBSD)分析，得到晶粒尺寸分布數據；采用Netzsch 204F1差示掃描量熱儀(DSC)對樣品進行測試，利用所得的熱流-溫度曲線采用方程
權利要求
1. 一種磁制冷材料的制備工藝，其特征在于(1)原材料為錳、鐵、磷粉末和鍺碎片，將原材料連續球磨0.5 4小時，使材料初步成相；(2)將球磨后的粉末裝入石墨模具，然后采用放電等離子燒結技術進行燒結，燒結溫度為880 950°C，燒結壓力為10 40MPa，升溫速度為60 120°C /min，保溫2 30min，燒結真空度高于6Pa，燒結完成后隨爐冷卻至室溫；(3)將燒結后的樣品封存于真空石英管中，真空處理后充入氬氣或氮氣，升溫至 800°C 950°C并保溫M 240小時，最后將石英管在冰水或液氮中進行淬火處理。
全文摘要
本發明涉及一種磁制冷材料的制備工藝，磁制冷材料的化學通式(原子百分比)為Mn(2-x)Fe(x)P(1-y)Ge(y)，x的范圍為0.8～0.9。y的范圍為0.2～0.25。制備工藝為球磨機球磨+燒結+高溫退火技術。其優點是所制備的磁制冷材料，高溫退火，使材料的晶粒得到長大，改善了材料的磁熱效應，磁熵變增大，可應用于磁制冷技術中。
文檔編號B22F3/105GK102513536SQ20111044679
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者劉丹敏, 岳明, 張久興, 張孟, 鄧曉軍 申請人:北京工業大學