一种稀土RPdIn材料在低温磁制冷中的应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种稀土RPdIn材料在低温磁制冷中的应用。本发明化学式为RPdIn（R=钬Ho、镝Dy或铽Tb）的稀土金属材料在低温区磁制冷方面的应用。该RPdIn材料具有ZrNiAl型晶体结构。本发明磁制冷用稀土RPdIn（R=钬Ho、镝Dy或铽Tb）材料不仅具有良好的磁、热可逆性质。在0～7T磁场变化下HoPdIn的等温磁熵变和磁制冷能力分别高达17.7J/kgK和635J/kg。本发明RPdIn（R=钬Ho、镝Dy或铽Tb）材料采用常规技术手段制备，该方法工艺简单、适用于工业化。
【专利说明】一种稀土 RPd I η材料在低温磁制冷中的应用
【技术领域】
[0001]本发明属于材料学【技术领域】，涉及一种磁性功能材料，特别涉及一种稀土 RPdIn(R=钦Ho、镝Dy或铽Tb)材料在低温区磁制冷方面的应用。
【背景技术】
[0002]磁制冷材料是一种新型磁性功能材料，它是利用磁性材料的磁热效应(gpmagnetocaloric 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。
[0003]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。通过磁制冷工质进入高磁场区域，放出热量到周围环境；进入零/低磁场区域，温度降低，吸收热量达到制冷的目的；如此反复循环可连续制冷。
[0004]磁制冷被认为是一种“绿色”的制冷方式，它不仅不排放如氟利昂等任何有害气体，而且与现有最好的制冷系统相比可以少消耗20~30 %的能源，而且即不破坏臭氧层又不排放温室气体，而现在使用的冰箱和空调系统则正在成为全世界能源消耗的主体。
[0005]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。虽然诸多因素的限制使磁制冷技术的广泛应用尚未成熟，与传统的气体压缩制冷相比，磁制冷具有熵密度高、体积小、结构简单、无污染、噪声小、效率高及功耗低等优点，将成为未来颇具潜力的一种新的制冷方式。而取决于这一技术能否走出实验室，走进千家万户的关键是寻找优异的磁制冷材料。
[0006]根据研究，稀土 RPdIn (R=钦Ho、镝Dy或铽Tb)材料在各自磁转变温度附近部级具有较大的磁熵变和磁制冷能力，而且具有良好的磁、热可逆性质。在低温磁制冷领域具有一定的应用前景。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种稀土 RPdIn (R=钦Ho、镝Dy或铽Tb )材料在磁制冷方面的应用。
[0008]本发明化学式为RPdIn的稀土金属材料在低温区磁制冷方面的应用，其中R为钦Ho、镝Dy或铺Tb。
[0009]所述的化学式为RPdIn的稀土金属材料具有ZrNiAl型晶体结构。
[0010]本发明磁制冷用RPdIn (R=钦Ho、镝Dy或铽Tb)材料不仅具有良好的磁、热可逆性质，在O~7T磁场变化下，对应于钦Ho、镝Dy和铽Tb (应该是HoPdIn、DyPdIn、TbPdIn)其等温磁熵变分别高达17.7,14.4和8.2J/kgK。因此RPdIn (R=钦Ho、镝Dy或铽Tb)材料可应用于中温区磁制冷方面。本发明RPdIn材料采用常规技术手段制备，该方法工艺简单、适用于工业化。
【专利附图】
【附图说明】[0011]图1为本发明HoPdIn材料在场冷(FC)和零场冷(ZFC)磁化强度随温度的热磁(M-T)变化曲线图；
[0012]图2为不同磁场变化下本发明HoPdIn材料的等温磁熵变随温度的变化曲线图。【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的分析，但具体实施案例并不对本发明作任何限定。
[0014]实施例1.HoPdIn材料的制备及性能测定
[0015]步骤(I).将16.49g (0.1摩尔)稀土金属钦Ho、10.64g (0.1摩尔)金属Pd和11.48g (0.1摩尔)金属In按照摩尔比1:1:1均匀混合成原料；将原料置于电弧炉内，对电弧炉抽真空，炉内的压力小于等于IX 10_2Pa后，用体积纯度为99.9 %的氩气清洗炉膛2次，然后充入氩气使炉内的压力达到0.98个标准大气压；
[0016]步骤(2).将处理后的原料在电弧炉内通过电弧放电加热至完全融化，继续加热5~10秒后停止加热，自然冷却至常温，形成块状物；然后将块状物翻转后再次在熔炼容器内加热至完全融化，继续加热5~10秒后停止加热，自然冷却至常温，重复本步骤3次，熔炼得到成分均匀的合金铸锭；
[0017]步骤(3).将熔炼制得的合金铸锭密封在真空度小于等于IX 10_3Pa的石英容器中，在800°C高温下退火处理72小时；
[0018]步骤(4).将密封的石英容器取出，在冰水中快速冷却至常温，制得成品。制得的成品经X射线衍射证实为HoPdIn单相材料，该材料为ZrNiAl型晶体结构。
[0019]步骤(5).在美国量 子设计公司生产的物性测量系统(PPMS-9)的振动样品磁强计(VSM)测量附件上测定的上述实施例1制得的HoPdIn材料的热磁(M-T)曲线如图1所示。从M-T曲线中可以确定HoPdIn材料的磁转变温度为23K。
[0020]步骤(6).在物性测量系统(PPMS)的振动样品磁强计测量(VSM)附件上测定的实施例1制备得到的HoPdIn材料在相变温度附近的等温磁化(M-H)曲线。利用公式:
j/y，计算出在不同磁场变化下的等温磁熵变。经计算得到的
V Ol Jh
等温磁熵变-Λ Sm与温度T的关系见图2。实施例1制备得到的HoPdIn材料在O~5Τ和O~7Τ的磁场变化下，其等温磁熵变最大值分别达到14.5J/kgK和17.7J/kgK。
[0021]步骤(J).磁制冷材料另一个重要参数为磁制冷能力RC，磁制冷能力RC等于ASm(T)曲线的半高宽δ T_乘以磁熵变最大值Λ SMmax，计算得出实施例1制备得到的HoPdIn材料在O~5T和O~7T的磁场变化下，钦HoPdIn材料的磁制冷能力高达496J/kg和 635J/kg。
[0022]由图1、图2可知，实施例1制备得到的HoPdIn材料在23K温度部级具有较大的磁熵变和磁制冷能力，而且具有良好的磁、热可逆性质。磁制冷材料的低温区范围为6~25K，因此可知实施例1制备得到的HoPdIn材料在低温磁制冷领域具有一定的应用前景。
[0023]实施例2.DyPdIn材料的制备及性能测定
[0024]步骤(I).将16.25g (0.1摩尔)稀土金属镝Dy、10.64g (0.1摩尔)金属Pd和11.48g (0.1摩尔)金属In按照摩尔比1:1:1均匀混合成原料；将原料置于电弧炉内，对电弧炉抽真空，炉内的压力小于等于IX 10_2Pa后，用体积纯度为99.9 %的氩气清洗炉膛3次，然后充入氩气使炉内的压力达到0.98个标准大气压；
[0025]步骤(2).将处理后的原料在电弧炉内通过电弧放电加热至完全融化，继续加热5~10秒后停止加热，自然冷却至常温，形成块状物；然后将块状物翻转后再次在熔炼容器内加热至完全融化，继续加热5~10秒后停止加热，自然冷却至常温，重复本步骤2次，熔炼得到成分均匀的合金铸锭；
[0026]步骤(3).将熔炼制得的合金铸锭密封在真空度小于等于I X KT3Pa的石英容器中，在750°C高温下退火处理60小时；
[0027]步骤(4).将密封的石英容器取出，在冰水中快速冷却至常温，制得成品。制得的成品经X射线衍射证实为DyPdIn单相材料，该材料为ZrNiAl型晶体结构。
[0028]步骤(5).在PPMS-9的振动样品磁强计(VSM)测量附件上测定的上述方法制得的DyPdIn材料的热磁(M-T)曲线可以确定DyPdIn材料的磁转变温度为35K。
[0029]步骤(6).利用公式:
【权利要求】
1.一种稀土 RPdIn材料在低温磁制冷中的应用，其特征在于化学式为RPdIn (R=钦Ho、镝Dy或铽Tb)的金属材料在低温区磁制冷方面的应用；该RPdIn (R=钦Ho、镝Dy或铽Tb)材料具有ZrNi Al型晶体结构。
【文档编号】C09K5/14GK103468224SQ201310361934
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】李领伟, 霍德璇, 苏伟涛, 苏昆朋, 钱正洪 申请人:杭州电子科技大学