專利名稱：固態(tài)擴(kuò)散制備具有NaZn₁₃結(jié)構(gòu)的稀土化合物方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁制冷材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種用成分不同的中間合金通過(guò)界面的固態(tài)擴(kuò)散形成具有單一 NaZn13結(jié)構(gòu)和特定形狀的稀土 -過(guò)渡族金屬-硅化合物的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于磁制冷技術(shù)被認(rèn)為是一種綠色環(huán)保、高效節(jié)能的新一代制冷技術(shù)，具有巨磁熵變的磁制冷材料探索研究引起了人們的極大關(guān)注。特別是具有NaZn13相的稀土 -鐵鈷硅化合物，由于原材料價(jià)格低廉，磁熵變化大，被公認(rèn)為是最有實(shí)用前景的磁制冷 材料。但是采用熔融鑄造方法從稀土 -鐵鈷硅熔液中直接得到NaZn13型結(jié)構(gòu)的1:13相很困難，在一般的凝固條件下，I 13相不是直接從熔液中形成，而是通過(guò)先析出的a-Fe和富含稀土相的液相包晶反應(yīng)形成。由于凝固過(guò)程時(shí)間短，鑄錠主要由a-Fe和非NaZn13結(jié)構(gòu)的富稀土相組成。鑄錠需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間退火處理，在退火中發(fā)生固態(tài)相變，才能形成具有大磁熱效應(yīng)的1:13相稀土-鐵鈷硅化合物。已有文獻(xiàn)提出用反應(yīng)粉末冶金再退火方法和熔融鑄造再退火的方法[1-3]。熔融鑄造再退火的方法又包括電弧爐熔煉和感應(yīng)爐熔煉。這些方法的采用不同時(shí)間的退火工藝，能形成主相為1:13相的稀土-鐵鈷硅化合物。但是具有NaZn13結(jié)構(gòu)稀土 -鐵鈷硅化合物加工性能很差，在這些文獻(xiàn)中，已經(jīng)提出使用低溫退火使得1:13相分解成Fe，加工成片后再次高溫退火得到1:13相。而存在的問(wèn)題是，首先，粉末冶金本身已經(jīng)比熔融鑄造退火對(duì)原材料要求高，成本高；其次，由于稀土 -鐵鈷硅化合物易氧化，退火需要真空或惰性氣體環(huán)境。樣品需要兩次以上高溫退火，便極大增加了制備工藝的復(fù)雜性和成本，而且樣品多次熱處理后性能穩(wěn)定性變差，實(shí)用性大大降低。專利號(hào)為03121051. I的文獻(xiàn)報(bào)道了加入C作為間隙原子的La^Rx(Fei_yCoy)13_zSizCK合物。加入C后使得居里溫度提高，得到了一種居里溫度在室溫附近大范圍可調(diào)，磁熵變優(yōu)于Gd的化合物。但是該專利所述的制備方法是使用電弧爐冶煉，并且要在900°C到1100°C退火7到30天，這樣長(zhǎng)時(shí)間的退火時(shí)間，不利于該化合物的應(yīng)用。而且眾所周知，電弧爐制備材料方法一般僅用于以克為單位的小樣品制備，制備公斤級(jí)以上的材料容易造成成分不均勻，加工成所需形狀除了面臨加工性能差問(wèn)題，材料性能也無(wú)法保證。公開號(hào)為特開2004-99928的文獻(xiàn)提出加入原子比為I. 8到5. 4的B或者C來(lái)直接從溶液中形成75%體積的1:13相，從而縮短退火時(shí)間。但是B和C的加入會(huì)降低磁熵變化值。最近研究發(fā)現(xiàn)，加入B雖然可以直接從溶液中直接形成1:13相，但是對(duì)磁熵變化值有較大的負(fù)面影響。同樣該專業(yè)也沒(méi)解決材料的后續(xù)加工問(wèn)題。專利號(hào)為200910235566. I的文件使用感應(yīng)爐制備尺寸在3mm以上的大塊體公斤級(jí)含碳稀土 -鐵鈷硅化合物，退火時(shí)間大為縮短，但是同樣沒(méi)有材料后續(xù)加工方法，不能滿足磁制冷機(jī)對(duì)材料形狀的要求。參考文獻(xiàn)
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發(fā)明內(nèi)容

為了解決解決材料的后續(xù)加工問(wèn)題，本發(fā)明提出一種通過(guò)界面的固態(tài)擴(kuò)散形成具有NaZn13結(jié)構(gòu)化合物,制備特定形狀的具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 -過(guò)渡族金屬-娃化合物，其特征如下
本發(fā)明首先制備UFehM丄(SipyNy)b富稀土中間合金和Fe基含硅Fei_e_dQcSid中間合金，R至少是La, Pr, Ce, Nd, Gd, Ho, Er, Dy稀土元素中的一種以上，M至少是Co, Mn, Cr, Cu中的一種以上,N至少是Al, B, C中一種；Q至少是Co, Mn, Cu, Cr,Al, C中的一種以上。然后將上述Fe基含硅的Fe1^QeSid中間合金材料加工成具有NaZn13結(jié)構(gòu)材料使用中所需形狀；將上述Rm(FehMx)a(SihNy)b富稀土中間合金切成上述Fe基含硅的Fe1IdQeSid中間合金對(duì)應(yīng)形狀，以使上述R1Ib(FehMx)a(SipyNy)b富稀土中間合金能夠覆蓋上述Fe基含硅的Fe1IdQeSid中間合金的表面，形成擴(kuò)散偶。上述UF^M丄(Si1Jy)b富稀土中間合金的表面需要緊密地與上述Fe基含硅的Fe1^QeSid中間合金表面接觸，形成具有光滑接合面的擴(kuò)散偶。本發(fā)明中，上述Fe基含硅的Fe1IdQeSid中間合金材料是具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 -過(guò)渡族金屬-硅化合物最終使用形狀，退火后在Fe基含硅的Fe1^QeSid中間合金材料的接合面得到的具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 -過(guò)渡族金屬-硅化合物的形狀，就是稀土 -過(guò)渡族金屬-硅化合物最終使用形狀，這樣有效地避免了后期的機(jī)械加工問(wèn)題，而Fe基含硅的Fe1TdQciSid中間合金具有良好的加工性能，可以加工成任意的形狀。本發(fā)明中形成擴(kuò)散偶的上述Rh_b(Fei_xMx)a(Si1^yNy)!^富稀土中間合金與上述Fe1^dQcSid中間合金表面緊密地接觸的表面，表面粗糙度Ra ( I. 6。同時(shí)，上述Fei_e_dQcSid中間合金與上述Rnb (FehMx) a (SipyNy)b富稀土中間合金表面緊密地接觸的表面，表面粗糙度 Ra < 1.6。將上述擴(kuò)散偶在970°C到1200°C溫度下，于真空或者氬氣的保護(hù)氣體中退火處理12小時(shí)到30天，取出淬入冰水中。在上述擴(kuò)散偶接合面的、Fe基含硅中間合金表面?zhèn)壬暇偷玫搅司哂蠪e基含硅中間合金形狀的、NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 -過(guò)渡族金屬_硅化合物。本發(fā)明另外的特征為，所述擴(kuò)散退火制備方法是利用不同成分的鑄態(tài)中間合金在970°C到1200°C溫度下退火擴(kuò)散生成具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 -過(guò)渡族金屬_硅化合物。
如果退火處理的溫度太高或者時(shí)間太長(zhǎng)，都會(huì)使得具有NaZn13結(jié)構(gòu)稀土 -過(guò)渡族金屬-硅化合物的晶粒會(huì)不均勻長(zhǎng)大，影響材料的力學(xué)性能，因此退火溫度在970°C到1200°C溫度范圍內(nèi)為好，退火時(shí)間以12小時(shí)到30天為好，
本發(fā)明的特征還有，所述擴(kuò)散退火制備方法能夠制備從O. Olmm到2_厚度的薄片、板、帶有拐角的丁字型，十字形等具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 -過(guò)渡族金屬-硅化合物。上述Fe基含硅Fe1IdQeSid中間合金為得到的具有NaZn13結(jié)構(gòu)化合物的基本形狀，上述Rnb (Fe1Da(Si1^yNy)b富稀土中間合金為具有NaZn13結(jié)構(gòu)的化合物所需要的元素?cái)U(kuò)散源。本發(fā)明的特征還有，在上述Rh_b(Fei_xMx)a(Si1^yNy)b富稀土中間合金中，a在
O.01% 40%，b 在 O. 01% 40%，(a+b )在 O. 01% 70% 之間，x 在 O. 01% 10% 之間，y 在 O. 01% 10%之間；上述Fe基含硅Fe1^dQcSid中間合金中，c在O. 01% 10%，d在O. 01% 40%。本發(fā)明的特征還有，制備過(guò)程中使用的Rm (Fei_xMx) a (Si1^yNy)b富稀土中間合金和上述Fe基含娃的Fe1IdQeSid中間合金不需要是單一物相。 由于從溶液中很難直接鑄造得到單相富稀土中間合金材料，鑄造后使用長(zhǎng)時(shí)間退火來(lái)得到單相富稀土中間合金材料必將大大增加制造成本。本發(fā)明采用按照設(shè)定的化學(xué)成分直接制備富稀土中間合金，避免了能源和時(shí)間消耗，同樣能夠得到具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土-過(guò)渡族金屬-硅化合物。本發(fā)明的特征還有，制備出的NaZn13結(jié)構(gòu)的化合物具有磁性相變。本發(fā)明中制備的Rnb (Fe1-A) a (Si1^yNy) b富稀土中間合金和Fe基含硅的Fe1^QeSid中間合金材料成分范圍選擇很大，所以制備得到的具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 -過(guò)渡族金屬-硅化合物的成分范圍也很大。因此可以滿足為了改變具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土-過(guò)渡族金屬-硅化合物性能的而進(jìn)行的各種元素添加。本發(fā)明的方法不是直接從熔液中得到具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土-過(guò)渡族金屬-硅化合物，也不是將以具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 -過(guò)渡族金屬-硅化合物名義成分的鑄錠退火得到具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 -過(guò)渡族金屬-硅化合物，本發(fā)明的主要思想是使用R^b (Fe1^xMx)a(Sii_yNy)b富稀土與Fe基含硅的？61_。_(1(^1(1這樣的中間合金，通過(guò)固態(tài)擴(kuò)散退火得到，控制上述中間合金的形狀就可以控制最終制備具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 -過(guò)渡族金屬-硅化合物的形狀。通過(guò)R1Ib(FehMx)a(SUy)b富稀土中間合金材料中元素向Fe基含硅Fei_e_dQcSid中間合金材料擴(kuò)散來(lái)得到具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 -過(guò)渡族金屬-硅化合物中的元素成分。本發(fā)明制備出的具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 _過(guò)渡族金屬_硅化合物有磁性相變。綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1、可以制備具有特定形狀的具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土-過(guò)渡族金屬_硅化合物，避免了具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 -過(guò)渡族金屬-硅化合物后續(xù)機(jī)械加工困難的問(wèn)題；
2、具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土-過(guò)渡族金屬-硅化合物的成分可以通過(guò)調(diào)節(jié)R^b (Fe1^xMx),(Si1^yNy)b富稀土中間合金和Fe基含硅Fe1^QeSid中間合金材料成分來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)居里溫度調(diào)節(jié)以用于磁致冷空調(diào)技術(shù)中；
3、可以直接使用Rm(Fei_xMx) a (Si1^yNy) b富稀土中間合金的鑄錠，避免了制備單相富稀土化合物的困難，簡(jiǎn)化了制備工藝；
4、本發(fā)明是研究各種元素對(duì)1:13相形成效果的很好方法。利用中間合金擴(kuò)散退火法也可以廣泛用于除NaZn13結(jié)構(gòu)以外的其他稀土 -過(guò)渡族-硅化合物。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例I的LaFeSi鑄錠和Fe949Coaci4Mnatl6Si5鑄錠X射線衍射圖譜。其中，橫坐標(biāo)為衍射角，縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度。圖2為本發(fā)明實(shí)施例I的LaFeSi鑄錠的背散射圖片。其中，灰色相為L(zhǎng)aFeSi相。圖3為本發(fā)明實(shí)施例I的平面擴(kuò)散偶示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例I的平面擴(kuò)散偶的光滑結(jié)合平面部位的截面的背散射圖。其中，灰色相為1:13相。圖5為本發(fā)明實(shí)施例I制備得到的1:13相化合物的X射線衍射圖譜。其中，橫坐 標(biāo)為衍射角，縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度。圖6為本發(fā)明實(shí)施例I制備得到的1:13相化合物的DSC曲線。圖7為本發(fā)明實(shí)施例2三明治結(jié)構(gòu)的平面擴(kuò)散偶示意圖。圖8為本發(fā)明實(shí)施例3三明治結(jié)構(gòu)的平面擴(kuò)散偶示意圖。圖9為本發(fā)明實(shí)施例3制備得到的1:13相薄片X射線衍射圖譜。其中，橫坐標(biāo)為衍射角，縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度。圖10為本發(fā)明實(shí)施例3制備得到的1:13相薄片的背散射圖片。其中，灰色相為1:13 相。圖11為本發(fā)明實(shí)施例4的多層擴(kuò)散偶截面的背散射圖片。其中，灰色相為1:13
相。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
采用單質(zhì)La、Fe、Si、Mn、Co按照LaFeSi和Fe949Coatl4Mnatl6Si5成分配制中間合金鑄錠。上述中間合金鑄錠的X射線衍射圖如圖I。上述LaFeSi中間合金鑄錠的背散射圖如圖2。由圖I和圖2可以知道上述Fe949Coatl4Mnatl6Si5中間合金鑄錠為單一 α-Fe相；上述LaFeSi中間合金鑄錠由La5Si3, LaFeSi和LaFe2Si2三相組成。將上述中間合金鑄錠加工成2mmX 7mmX 8mm的長(zhǎng)方形薄片，用砂紙打磨并拋光使上述兩種中間合金的長(zhǎng)方形薄片都帶有一個(gè)非常光滑的表面，表面粗糙度Ra為1.6。然后將上述LaFeSi長(zhǎng)方形薄片和上述Fe949Coatl4Mnatl6Si5長(zhǎng)方形薄片疊加在一起固定，制備出具有光滑結(jié)合平面的平面擴(kuò)散偶。制備方法是上述LaFeSi長(zhǎng)方形薄片和上述Fe949Coatl4Mnatl6Si5長(zhǎng)方形薄片的光滑表面相互對(duì)應(yīng)地疊加，形成帶有光滑結(jié)合平面的平面擴(kuò)散偶，如圖3。將上述平面擴(kuò)散偶封入真空石英管中，在1080°C下退火12天，然后冰水淬火。圖4是經(jīng)過(guò)固態(tài)擴(kuò)散退火后上述平面擴(kuò)散偶的光滑結(jié)合平面部位的截面的背散射圖片，從圖4的上邊到下邊依次為上述Fe949Coaci4Mnaci6Si5長(zhǎng)方形薄片和上述LaFeSi長(zhǎng)方形薄片。X射線能譜分析儀檢測(cè)了各不同顏色相的成分，發(fā)現(xiàn)黑色部分成分接近Fe949Coaci4Mnatl6Si5，而與黑色連接的灰色區(qū)域具有La(Fe, Mn, Co, Si) 13成分,是新生的I :13相,灰色部位下邊,大晶粒不規(guī)則偏白的區(qū)域，其成分還是LaFeSi。圖4表明，經(jīng)過(guò)固態(tài)擴(kuò)散退火，在平面擴(kuò)散偶的光滑結(jié)合平面位置上已經(jīng)形成了厚度為O. 8mm的1:13相化合物片層，仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)，具有La (Fe, Si) 13組成的灰色區(qū)域在光滑結(jié)合平面的上述Fe94. S3Coatl4Mnatl6Si5長(zhǎng)方形薄片一側(cè)形成。圖4中的虛線表示上述LaFeSi長(zhǎng)方形薄片和上述Fe949Coatl4Mnatl6Si5長(zhǎng)方形薄片光滑結(jié)合平面的結(jié)合邊界。將組成上述平面擴(kuò)散偶的上述兩種中間合金長(zhǎng)方形薄片分開，從上述Fe94.S3Coatl4Mnatl6Si5長(zhǎng)方形薄片上剝離出厚度為O. 8mm的、在圖4中為灰色的長(zhǎng)方形薄片。用X射線衍射檢查被剝離出來(lái)的灰色的長(zhǎng)方形薄片的結(jié)構(gòu)，證實(shí)了上述灰色長(zhǎng)方形薄片的結(jié)構(gòu)為NaZn13相，X射線衍射圖譜如圖5。上述灰色長(zhǎng)方形薄片的DSC如圖6，表明上述灰色長(zhǎng)方形薄片在_68°C附近發(fā)生了磁性轉(zhuǎn)變。實(shí)施例2
采用單質(zhì)的 La、Ce、Fe、Co、Cr、Si、C 按照(Ceatl5Laa95) (Fea95Coatl5) (Si0.98C0.02)
和Fe9a98Cratl2Si3成分配制成中間合金鑄錠。將上述Fe96.98Cra^i3中間合金鑄錠切成尺寸為厚度2mm,直徑15mm的圓形薄片,用砂紙打磨并拋光使上述厚度2mm、直徑15mm的圓形薄片的Fe9a98Craci2Si3中間合金的兩個(gè)表面都為光滑表面，表面粗糙度Ra小于1.6。另 外制備厚度5mm,直徑17mm圓形薄片的兩塊上述(Ceatl5Laa95) (Fea95Coatl5) (Sia98Catl2)中間合金圓形薄片，并且使上述兩塊(Ceaci5Laa95) (Fe0 95Co0 05) (Sia98Caci2)中間合金圓形薄片都帶有一個(gè)表面粗糙度Ra小于I. 6的光滑表面。再將上述兩塊(Ceatl5Laa95) (Fea95Coatl5)(Sia98Catl2)圓形薄片的各自光滑表面與上述帶有兩個(gè)表面為光滑表面的Fe9a98Cratl2Si3圓形薄片的光滑表面對(duì)應(yīng)地疊加在一起并且固定成三明治結(jié)構(gòu)，制備出具有兩個(gè)光滑結(jié)合平面的平面擴(kuò)散偶，如圖7。將上述平面擴(kuò)散偶封入真空石英管中，在1170°C下退火12天，冰水淬火。然后將組成上述平面擴(kuò)散偶的上述三個(gè)圓形薄片分開，經(jīng)過(guò)XRD與被散射檢測(cè)，上述Fe96.98Cra(^Si3圓形薄片已經(jīng)全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂蠳aZn13相的化合物的圓形薄片。實(shí)施例3
采用單質(zhì)的 La、Pr、Fe、Mn、Cu、Si 按照(Pr0.05La99.95) (Fe99.94MnQ.Q6) Si 和 Fe94Cu1Si5 成分制備中間合金鑄錠。將上述Fe94Cu1Si5中間合金鑄錠加工成帶有通孔的直徑為20mm的圓片，通孔直徑為I. (Tl. 3mm ;將上述(Pr。.Q5La99.95) (Fe99.94Mn0.06) Si加工成直徑為22mm的圓片。然后用砂紙打磨并拋光使上述Fe94Cu1Si5圓片的兩個(gè)表面和上述(Pratl5La9a95) (Fe9a94Mnatl6)Si圓片的一個(gè)表面為非常光滑的平面，表面粗糙度Ra〈l. 7。再將兩塊上述(PraCl5La99I)(Fe99.94Mn0. J Si圓片中間夾入上述Fe94Cu1 Si5圓片那樣疊加在一起，并且固定，組成三明治結(jié)構(gòu)的平面擴(kuò)散偶，如圖8，制備出具有光滑結(jié)合平面的三明治結(jié)構(gòu)平面擴(kuò)散偶。制備方法是將上述Fe94Cu1Si5圓片的兩個(gè)光滑表面分別與兩塊上述(PraCl5La99J) (Fe9a94Mntltl6)Si圓片的光滑表面相互對(duì)應(yīng)地疊加，形成帶有兩個(gè)光滑結(jié)合平面的三明治結(jié)構(gòu)平面擴(kuò)散偶。將上述三明治結(jié)構(gòu)平面擴(kuò)散偶封入真空石英管中在1080°C下退火30天，冰水淬火。從三明治結(jié)構(gòu)的平面擴(kuò)散偶中去除兩塊上述(PraCl5Laia95) (Fe99.94Mn0.06)Si圓片，便可以得到具有NaZn13結(jié)構(gòu)的帶有空洞的圓片。圖9和圖10分別是上述具有NaZn13結(jié)構(gòu)的帶有空洞的圓片的X射線衍射圖譜和背散射圖片。實(shí)施例4
采用高純度的 La、Ce、Fe、Co、Si、Al 按照(La4.8CeQ.2)Si3，La(Fea99Coai)Si, FeQ.9Al0.i和Fe95Si5成分配制成四種中間合金鑄錠。將上述四種中間合金鑄錠都切成20mm*20mm正方形樣品，然后用砂紙打磨并拋光使上述(La48Cea2)Si3, La(Fea99Coai)Si, Fea9AUPFe95Si5E方形樣品的兩個(gè)表面都為非常光滑的平面，表面粗糙度Ra〈l. 6。將上述四種中間合金片按照從上到下的次序依次疊加Fea9Altl. PLa(Fea99Cc)ci. DSlFe95Si^ La (Fea99Coai)Si、Fe(l.9Alai、(La48Cea2)SiyFe95Si5，組成多層擴(kuò)散偶。然后將上述多層擴(kuò)散偶封入真空石英管中，在1080°C退火7天，冰水淬火。背散射照片(圖11)顯示，(La48Cea2) Si3和
La (Fe0.99Co0. ^ Si 分別與 Fe0.9A10.工(La4.8Ce0.2) Si3 和 La (Fe0.99Co0. ^ Si 分別與 Fe95Si5 通過(guò)擴(kuò)散退火都生成了具有NaZn13結(jié)構(gòu)的正方形薄片層。
權(quán)利要求
1.固態(tài)擴(kuò)散制備具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土化合物方法其特征在于 i)首先制備IWb(Fe1-A)a(Si1-A)b富稀土中間合金和Fe基含硅Fe1IdQeSid中間合金，R至少是La, Pr, Ce, Nd, Gd, Ho, Er, Dy稀土元素的一種以上，M至少是Co, Mn,Cr, Cu中的一種以上，N至少是Al, B, C中一種；Q至少是Co, Mn, Cu, Cr, Al, C中的一種以上； )將上述Fe基含硅的Fe1^QeSid中間合金材料加工成具有NaZn13結(jié)構(gòu)材料使用中所需形狀；將上述Rnb (Fe1D a (Si1-A)b富稀土中間合金切成上述Fe基含硅的Fe1IdQcSid中間合金對(duì)應(yīng)形狀，以使上述R1Ib(FehMx)a(SipyNy)b富稀土中間合金能夠覆蓋上述Fe基 含娃的Fe1IdQeSid中間合金的表面； iii)使上述Rnb (Fei_xMx) a(SipyNy)b富稀土中間合金的表面緊密地與上述Fe基含硅的Fe^dQeSid中間合金表面接觸，形成具有光滑接合面的擴(kuò)散偶，然后將上述擴(kuò)散偶在970°C到1200°C溫度下，于真空或者氬氣的保護(hù)氣體中退火處理12小時(shí)到30天，取出淬入冰水中；在上述擴(kuò)散偶接合面部位的Fe基含硅中間合金的表面上就得到了具有Fe基含硅中間合金形狀的、NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 -過(guò)渡族金屬化合物。
2.按照權(quán)利要求I所述的制備具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土化合物方法，其特征在于，所述擴(kuò)散退火制備方法是利用不同成分的鑄態(tài)中間合金在970°C到1200°C溫度下退火擴(kuò)散生成具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 -過(guò)渡族金屬化合物。
3.按照權(quán)利要求I所述的制備具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土化合物方法，其特征在于，所述擴(kuò)散退火制備方法能夠制備從O. Olmm到2mm厚度的薄片、板、帶有拐角的丁字型,十字形的具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土 -過(guò)渡族金屬-硅化合物；所述Fe基含硅Fe1^QeSid中間合金為得到的具有NaZn13結(jié)構(gòu)化合物的基本形狀，所述Rh_b (Fe1^xMx) a (Si1-A) b富稀土中間合金為具有NaZn13結(jié)構(gòu)的化合物所需要的元素?cái)U(kuò)散源。
4.按照權(quán)利要求I所述的制備具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土化合物方法，其特征在于，在所述 Rnb(Fe1-A)a(SLyNy)b 富稀土中間合金中，a 在 O. 01% 40%，b 在 O. 01% 40%，(a+b)在O.01% 70%之間，X在O. 01% 10%之間，y在O. 01% 10%之間；所述Fe基含硅Fe1^dQcSid中間合金中，c在O. 01% 10%，d在O. 01% 40%。
5.按照權(quán)利要求I所述的制備具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土化合物方法，其特征在于，制備過(guò)程中使用的R1Ib(FehMx)a(SipyNy)b富稀土中間合金和所述Fe基含硅的Fe1IdQciSid中間合金不需要是單一物相。
6.按照權(quán)利要求I所述的制備具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土化合物方法，其特征在于，所述UFehM丄(SipyNy)b富稀土中間合金與所述Fe^ASid的中間合金表面緊密地接觸的表面，表面粗糙度Ra彡I. 6 ;同時(shí)，所述Fe1IdQeSid中間合金與所述Rnb (Fei_xMx) a (Si1Jy)b富稀土中間合金表面緊密地接觸的表面，表面粗糙度Ra ( I. 6。
7.按照權(quán)利要求I的制備具有NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土化合物方法，其特征在于，制備出的具有NaZn13結(jié)構(gòu)的化合物在特定溫度下發(fā)生磁轉(zhuǎn)變。
全文摘要
一種通過(guò)界面的固態(tài)擴(kuò)散制備具有NaZn13結(jié)構(gòu)化合物的方法，屬于磁制冷材料技術(shù)領(lǐng)域。首先制備富稀土中間合金和Fe基含硅中間合金，然后將Fe基含硅中間合金加工成具有NaZn13結(jié)構(gòu)材料使用中所需形狀，將富稀土中間合金加工成Fe基含硅中間合金對(duì)應(yīng)形狀，使得富稀土中間合金能夠覆蓋Fe基含硅中間合金的表面。再將富稀土中間合金片覆蓋在Fe基含硅中間合金表面，形成具有光滑結(jié)合面的擴(kuò)散偶。將擴(kuò)散偶退火處理后，取出冰水淬。在擴(kuò)散偶接合面的、Fe基含硅中間合金表面?zhèn)壬暇偷玫搅司哂蠪e基含硅中間合金形狀的、NaZn13結(jié)構(gòu)的稀土-過(guò)渡族金屬化合物。本發(fā)明有效避免了稀土-過(guò)渡族金屬化合物機(jī)械加工性能差的問(wèn)題，能用于磁致冷空調(diào)技術(shù)及磁制冷技術(shù)中。
文檔編號(hào)C21D1/26GK102808103SQ201210217809
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者付松, 龍毅, 孫永陽(yáng) 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)