專利名稱：一種超順磁稀土金屬間化合物納米顆粒及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于材料領域，涉及一種具有超順磁特征的稀土金屬間化合物DyNi5，GdNi5, GdH2納米顆粒及其制備方法，以及作為低溫磁制冷材料方面的應用。
背景技術：
接近決對零度(OK)附件的低溫環(huán)境對于研究各種材料本身的基本物理性質，實現(xiàn)各種超導環(huán)境，以及玻色-愛因斯坦凝聚環(huán)境都具有非常重要的物理意義。磁制冷技術是實現(xiàn)這種接近決對零度(OK)附近低溫環(huán)境的一種重要的制冷技術。磁致冷技術主要是利用順磁材料在磁場變化下具有不同磁熵變，進而利用這種磁熵變的變化達到順磁材料本身與環(huán)境間的換熱，實現(xiàn)低溫磁制冷的目的。近年來，為了提高制冷效率，需制備更多具有超順磁的納米材料作為磁 制冷工質材料，因此，制備具有高磁熵變的納米材料成為低溫磁致冷材料研究日益迫切的要求。早期的磁致冷材料研究包括許多材料，簡介如下:專利200610046215.2 公開了一種用等離子體制備 RA12(R=La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er)金屬納米材料的方法，該方法利用等離子體電弧法制備A1203包裹RA12金屬間化合物的納米顆粒。專利201110446792.1公開了利用球磨+燒結+高溫退火技術制備了 Mn(2_x)Fe (x) P(l-y)Ge (y)，(x的范圍為:0.8 0.9，y的范圍為:0.2 0.25)的材料，其優(yōu)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。專利201110397642.6 利用球磨 + 燒結技術制備了 Mn (2-x) Fe (x) P(l-y) Ge (y) B (z)(x的范圍為:0.8 0.9，y的范圍為:0.2 0.27, z的范圍為:0.01 0.02)的材料，其優(yōu)點是:所制備的磁制冷材料，通過添加B元素，形成間隙原子存在于Fe2P結晶結構相中，穩(wěn)定了相結構，改善了材料的磁熱效應，其工作溫度得以提高，磁熵變增大，可應用于磁制冷技術中。專利201210169642.5利用合金鑄錠在氬氣保護下進行熔體快淬，甩帶技術制備Gd基非晶磁制冷材料。所制備的磁制冷材料既能制備成非晶又能制備成化合物；該廣品在磁化過程中表現(xiàn)出二級相變且磁熱效應大；制備工藝簡單、成本低廉、適于工業(yè)化生產。專利201010536650.X利用熔煉與真空退火處理技術制備了 Μ1Μ2Ιη(Μ1為Gd、Tb、Dy、Ho和Er中的任意一種,或Ho與Gd、Tb、Dy和Er中任意一種的組合)的材料，其特征在于:該發(fā)明提供的磁制冷材料磁熵變高、制冷能力強、具有良好的磁、熱可逆性質。上述材料均為室溫附近磁制冷材料，且均以金屬塊體形式存在。因此急需一種可以在5K附近，實現(xiàn)5K附近低溫制冷的磁制冷材料，而且材料在納米尺寸范圍，便于材料在制冷過程中快速散熱，達到很好的制冷效果
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型超順磁金屬間化合物納米顆粒，該種納米顆粒分別為GdNi5、DyNi5、GdH2納米顆粒，具有超順磁特征，其中GdNi5，DyNi5納米顆粒具有典型的殼核結構:GdNi5納米顆粒由Gd203外殼與GdNi5內核組成，DyNi5納米顆粒由Dy203外殼與DyNi5內核組成。GdH2納米顆粒為尺寸為納米級的單相GdH2的顆粒。以上三種納米顆粒在5K溫區(qū)范圍內具有很高的磁熵變，使其成為一種新型的低溫磁制冷納米材料，且該納米材料可以在空氣中穩(wěn)定存在并直接使用。本發(fā)明具體提供了一種稀土金屬間化合物納米顆粒，其特征在于:所述納米顆粒是尺寸大小為納米級球形的DyNi5、GdNi5或GdH2顆粒。本發(fā)明所述稀土金屬間化合物納米顆粒，其特征在于:GdNi5和DyNi5納米顆粒具有典型的殼核結構，內核分別為DyNi5與GdNi5，外殼分別為Dy203與Gd203，GdH2納米顆粒無殼核結構，上述三種納米顆粒粒徑分布為10_150nm。本發(fā)明所述稀土金屬間化合物納米顆粒的制備方法，其特征在于:所述稀土金屬間化合物納米顆粒是利用等離子體電弧放電技術，在工作氣體下原位制備得到的；其中:采用純金屬鶴電極為陰極，Gd-Ni與Dy-Ni合金為陽極祀材，陰極與陽極革巴材之間保持2-30mm的距離；電弧放電的電流為15 400A，電壓為10 60V ;所述工作氣體為氬氣和氫氣。本發(fā)明所述稀土金屬間化合物納米顆粒的制備方法，其特征在于:氬氣的分壓為0.01-0.8MPa，氫氣的分壓為 0.01-0.5MPa。本發(fā)明所述稀土金屬間化合物納米顆粒的制備方法，其特征在于:所述陽極靶材為稀土金屬與磁性過渡金屬Ni的合金DyxNi 1QQ_X (x=28-32), GdyNi 100_y (y=30_85)，且陽極革巴材為圓柱形合金塊， 其直徑為l-5cm,厚度為l-4cm。本發(fā)明中采用等離子體電弧放電技術，電弧產生很高的溫度，同時等離子體將Gd-Ni,Dy-Ni合金中的Gd與Ni原子(或Dy與Ni原子)蒸發(fā)出來，在蒸發(fā)過程中，蒸發(fā)出來Gd與Ni原子(或Dy與Ni原子)相互碰撞分別形成GdNi5納米顆粒與DyNi5納米顆粒，在鈍化過程中，GdNi5與DyNi5納米顆粒表面Gd原子被氧化為Gd203外殼。采用等離子體電弧放電技術蒸發(fā)Gd-Ni合金，當合金中Gd含量超過80at.%時，且在高氫氣量下，H原子與Gd原子形成GdH2化合物納米顆粒。本發(fā)明所述稀土金屬間化合物納米顆粒的制備方法，其特征在于:所用冷卻水水溫低于20攝氏度。本發(fā)明所述稀土金屬間化合物納米顆粒的制備方法，其特征在于:制備GdNi5納米膠囊的最佳陽極合金成分為GdyNil00-y (y=40_60),制備DyNi5納米膠囊的最佳陽極合金成分為Dy30Ni70，制備GdH2納米顆粒的最佳合金成分為GdyNil00-y (y=75_85)。本發(fā)明還提供了所述超順磁金屬間化合物納米顆粒作為5-100K范圍內磁致冷材料的應用(DyNi5納米顆粒為5-60K范圍內，GdNi5納米顆粒為5-100K范圍內，GdH2納米顆粒在5-80K范圍內)。本發(fā)明所述材料在5-100K溫區(qū)范圍內，最大磁熵變可達13J/(kgK)，因此可以作為低溫磁致冷材料。


圖1.DyxNi 100_x (x=17, 30，40)陽極合金制備的納米顆粒的X射線衍射圖譜；圖2.由Dy3tlNi7tl陽極合金制備DyNi5納米顆粒的形貌照片與高分辨透射電鏡照片;圖3.由Dy3tlNi7tl陽極合金制備的納米顆粒的溫度-磁化曲線；圖4.由 Dy3tlNi7tl陽極合金制備的納米顆粒在5K下磁滯回線，其中飽和磁化強度IO5AmVkg,矯頑力 0.547T ；圖5.由Dy3tlNi7tl陽極合金制備的納米顆粒，在5K-80K范圍內，在7T磁場變化下，磁熵變隨溫度變化的曲線；圖6.GdxNi100_x(x=20, 40, 60)陽極合金制備的納米顆粒的X射線衍射圖譜；圖7.由Gd6tlNi4tl陽極合金制備的納米顆粒的透射電鏡照片形貌圖；圖8.由Gd6tlNi4tl陽極合金制備的納米顆粒的高分辨圖；圖9.由Gd6tlNi4tl陽極合金制備的納米顆粒的溫度-磁化曲線；圖10.由Gd6tlNi4tl陽極合金制備的納米顆粒，在5K-180K范圍內，在5T磁場變化下，磁熵變隨溫度變化的曲線，其中插圖為不同溫度下的磁化曲線；圖11.由Gd6tlNi4tl陽極合金制備的納米顆粒的透射電鏡照片的形貌圖，其中外殼為Gd203的晶格像，內核為GdNi5晶格像；圖12.GdNi5納米顆粒的高分辨圖，其中外殼為Gd203的晶格像，內核為GdNi5晶格像；圖13.由Gd4tlNi6tl陽極合金制備的納米顆粒的溫度-磁化曲線；圖14.由Gd4tlNi6tl陽極合金制備的納米顆粒，在5K-100K范圍內，在5T磁場變化下，磁熵變隨溫度變化的曲線，其中插圖為不同溫度下的磁化曲線；圖15.由Gd8tlNi2tl陽極合金制備的GdH2納米顆粒的X射線衍射圖譜；圖16.由Gd8tlNi2tl陽極合金制備的GdH2納米顆粒的透射電鏡形貌照片；圖17.由Gd8tlNi2tl陽極合金制備的GdH2納米顆粒的高分辨晶格像；圖18.由Gd8tlNi2tl陽極合金制備的GdH2納米顆粒從5K到80K之間，5T磁場變化下的磁熵變隨溫度變化曲線。
具體實施例方式在以下實施例中，如未特殊說明，均采用純度為99.9%的鎢電極為陰極，所用消耗陽極靶材均為圓柱形合金錠。所用冷卻水水溫低于20攝氏度。實施例1等離子體電弧放電技術制備DyNi5納米顆粒:在離子體電弧放電腔體中，所用消耗陽極靶材為直徑5cm厚度為3cm的DyxNi100-X(x=30)合金錠，鎢陰極與陽極靶材Dy30Ni70合金錠的間距為10mm。對離子體電弧放電腔體通冷卻水，對腔體抽真空后，分別通入氬氣與氫氣，其中Ar:0.2MPa、H2:0.05MPa接通直流電源，調節(jié)電壓為15-30V，陽極靶材與陰極間發(fā)生弧光放電，產生電弧放電的電流為60-100A，弧光放電過程中調節(jié)工作電流與電壓保持相對穩(wěn)定(電流為80-90A)，制備得到DyNi5納米顆粒，在隨后鈍化過程中(即電弧放電結束后，向腔體中通入0.02Mpa氬氣與0.002MPa空氣，使DyNi5納米顆粒慢慢氧化)，DyNi5納米顆粒表面被氧化為Dy203，最終形成Dy203包裹DyNi5的納米顆粒。圖1給出所得DyNi5納米顆粒的X射線衍射圖譜，其中所標峰為DyNi5的特征晶面衍射峰，圓點標注的峰為Ni特征衍射峰。圖2為由Dy3tlNi7tl陽極合金制備的DyNi5納米顆粒形貌照片與高分辨照片，其中所示納米顆粒尺寸分布為30-80nm，照片也顯示DyNi5納米顆粒具有典型的殼核結構，內核為DyNi5，外殼為Dy203以保護納米顆粒不被氧化，Dy203外殼厚度約為3.6nm。圖3指示DyNi5納米顆粒溫度-磁化曲線，其中ZFC曲線表示零場冷曲線，F(xiàn)C曲線表示場冷曲線，235K指示樣品的凍結溫度，20K為DyNi5的居里溫度。圖4是DyNi5納米顆粒在5K下磁滯回線，其中飽和磁化強度105Am2/kg，矯頑力0.547T。圖5指示DyNi5納米顆粒在5K-80K范圍內，在7T磁場變化下，磁熵變隨溫度變化的曲線，磁熵變最高值可達 11.5J/(kg K)；實施例2等離子體電弧放電技術制備DyNi5納米顆粒:在離子體 電弧放電腔體中，所用消耗陽極靶材為直徑5cm厚度為4cm的DyxNi100-X(x=30)合金錠，鎢陰極與陽極靶材Dy30Ni70合金錠的間距為10mm。對離子體電弧放電腔體通冷卻水，對腔體抽真空后，分別通入氬氣與氫氣，其中Ar:0.8MPa、H2:0.2MPa接通直流電源，調節(jié)電壓為18-35V，陽極靶材與陰極間發(fā)生弧光放電，產生電弧放電的電流為300-400A，弧光放電過程中調節(jié)工作電流與電壓保持相對穩(wěn)定(電流為350A)，制備得到DyNi5納米顆粒，在隨后鈍化過程(即電弧放電結束后，向腔體中通入0.02Mpa氬氣與0.002MPa空氣，使DyNi5納米顆粒慢慢氧化)DyNi5納米顆粒表面被氧化為Dy203，最終形成Dy203包裹DyNi5的納米顆粒，納米顆粒尺寸分布為80_150nm。實施例3等離子體電弧放電技術制備GdNi5納米顆粒:在離子體電弧放電腔體中，所用消耗陽極靶材為直徑4.5cm厚度為3cm的GdyNi 100_y(y=60)合金錠，鶴陰極與陽極祀材Gd60Ni40合金錠的間距為15mm。對等離子體電弧放電腔體通冷卻水，對腔體抽真空后，分別通入氬氣與氫氣，其中Ar:0.22MPa、H2:0.06MPa接通直流電源，調節(jié)電壓為12-35V，陽極靶材Gd60Ni40與鎢陰極間發(fā)生弧光放電，產生電弧放電的電流為80-120A，弧光放電過程中調節(jié)工作電流與電壓保持相對穩(wěn)定(電流為80-100A)，制備得到GdNi5納米顆粒。圖6給出所得B圖譜指示由Gd60Ni40合金錠制備的GdNi5納米顆粒的X射線衍射圖譜，其中衍射峰與圖中GdNi5標準衍射峰相對應，其中較寬的衍射峰指示著GdNi5納米顆粒具有較小的顆粒半徑。圖7、8指示由Gd60Ni40制備所得GdNi5納米顆粒的形貌照片與高分辨照片，其中所示納米顆粒尺寸分布為10-40nm，照片也顯示GdNi5納米顆粒的晶格像，其對應的晶向為[101]方向。圖9指示GdNi5納米顆粒的溫度-磁化曲線，其中ZFC曲線表示零場冷曲線，F(xiàn)C曲線表示場冷曲線，145K指示樣品的凍結溫度，40K為GdNi5的居里溫度，圖10指示GdNi5納米顆粒在5K-180K范圍內，在5T磁場變化下，磁熵變隨溫度變化的曲線，磁熵變最高值可達13.8J/(kg K)；實施例4等離子體電弧放電技術制備GdNi5納米顆粒:在離子體電弧放電腔體中，所用消耗陽極靶材為直徑4.5cm厚度為3cm的GdyNi 100_y (y=40)合金錠,鶴陰極與陽極祀材Gd40Ni60合金錠的間距為22mm。對等離子體電弧放電腔體通冷卻水，對腔體抽真空后，分別通入氬氣與氫氣，其中Ar:0.3MPa、H2:0.14MPa接通直流電源，調節(jié)電壓為15-45V，陽極靶材Gd40Ni60與鎢陰極間發(fā)生弧光放電，產生電弧放電的電流為IO O -15 O A，弧光放電過程中調節(jié)工作電流與電壓保持相對穩(wěn)定(電流為120-130A)，制備得到GdNi5納米顆粒，在隨后鈍化過程中，GdNi5納米顆粒表面被氧化為Gd203，最終形成Gd203包裹GdNi5納米顆粒的殼核結構。圖6給出所得A圖譜指示由Gd40Ni60合金錠制備的GdNi5納米顆粒的X射線衍射圖譜，其中衍射峰與圖中GdNi5標準衍射峰相對應，其中較窄的衍射峰指示著GdNi5納米顆粒具有較大的顆粒半徑。圖11、12指示由Gd40Ni60制備的GdNi5納米顆粒的形貌照片與高分辨照片，其中所示納米顆粒尺寸分布為30-80nm，照片也顯示GdNi5納米顆粒具有典型的殼核結構，外殼為Gd203，厚度為0.312nm,內核為GdNi5晶格像，其對應的晶向為[101]方向。圖13指示GdNi5納米顆粒的溫度-磁化曲線，其中ZFC曲線表示零場冷曲線，F(xiàn)C曲線表示場冷曲線，26K與108K指示樣品的在不同溫區(qū)的凍結溫度，40K為GdNi5的居里溫度，圖14指示GdNi5納米顆粒在5K-100K范圍內，在5T磁場變化下，磁熵變隨溫度變化的曲線，磁熵變最高值可達6J /(kg K)；實施例5等離子體電弧放電技術制備GdNi5納米顆粒:在離子體電弧放電腔體中，所用消耗陽極靶材為直徑4.5cm厚度為4cm的GdyNi 100_y (y=40)合金錠,鶴陰極與陽極祀材Gd40Ni60合金錠的間距為30mm。對等離子體電弧放電腔體通冷卻水，對腔體抽真空后，分別通入氬氣與氫氣，其中Ar:0.8MPa、H2:
0.14MPa接通直流電源，調節(jié)電壓為45-60V，陽極靶材Gd40Ni60與鎢陰極間發(fā)生弧光放電，產生電弧放電的電流為350-400A，弧光放電過程中調節(jié)工作電流與電壓保持相對穩(wěn)定(電流為350A)，制備得到GdNi5納米顆粒，在隨后鈍化過程中，GdNi5納米顆粒表面被氧化為Gd203,最終形成Gd203包裹GdNi5納米顆粒的殼核結構，所得到GdNi5納顆粒的粒徑分布為 80_150nm。實施例6等離子體電弧放電技術制備GdH2納米顆粒:在離子體電弧放電腔體中，所用消耗陽極靶材為直徑4.5cm厚度為3cm的GdyNi 100_y (y=80)合金錠,鶴陰極與陽極祀材Gd80Ni20合金錠的間距為23mm。對等離子體電弧放電腔體通冷卻水，對腔體抽真空后，分別通入氬氣與氫氣，其中Ar:0.2MPa、H2:0.12MPa接通直流電源，調節(jié)電壓為12-35V，陽極靶材Gd80Ni20與鎢陰極間發(fā)生弧光放電，產生電弧放電的電流為85-125A，弧光放電過程中調節(jié)工作電流與電壓保持相對穩(wěn)定(電流為80-11OA )，制備得到GdH2納米顆粒。圖15給出所得圖譜指示GdH2納米顆粒的X射線衍射圖譜，其中各衍射峰與GdH2衍射峰相一致，其中較窄的衍射峰指示著GdH2納米顆粒具有較大的顆粒半徑。圖16、17指示GdH2納米顆粒的形貌照片與高分辨照片，其中所示納米顆粒尺寸分布為30-80nm，照片也顯示GdH2納米顆粒的晶格像，其對應的晶向為[111]方向。圖18指示GdH2納米顆粒在5K-80K范圍內，在5T磁場變化下，磁熵變隨溫度變化的曲線，磁熵變最高值可達12.1J/ (kgK)；
實施例7等離子體電弧放電技術制備GdH2納米顆粒:在離子體電弧放電腔體中，所用消耗陽極祀材為直徑4.5cm厚度為3.5cm的GdyNi100_y (y=85)合金錠,鶴陰極與陽極祀材Gd85Nil5合金錠的間距為15mm。對等離子體電弧放電腔體通冷卻水，對腔體抽真空后，分別通入氬氣與氫氣，其中Ar:0.7MPa、H2:0.5MPa接通直流電源，調節(jié)電壓為12-35V，陽極靶材Gd85Nil5與鎢陰極間發(fā)生弧光放電，產生電弧放電的電流為12 O -18 O A，弧光放電過程中調節(jié)工作電流與電壓保持相對穩(wěn)定(電流為130A)，制備得到GdH2納米顆粒，所得顆粒的粒徑分布為90-130nm。對比例1在離子體電弧放電腔體中，所用消耗陽極靶材為直徑5cm厚度為3cm的DyxNiltltHx(X=17)合金錠，鎢陰極與陽極靶材Dyl7Ni83合金錠的間距為10mm。對離子體電弧放電腔體通冷卻水，對腔體抽真空后，分別通入氬氣與氫氣，其中Ar:0.2MPa、H2:0.05MPa接通直流電源，調節(jié)電壓為15-30V，陽極靶材Dy30Ni70與鎢陰極間發(fā)生弧光放電，產生電弧放電的電流為60-100A，弧光放電過程中調節(jié)工作電流與電壓保持相對穩(wěn)定(電流為80-90A),不能得到GdNi5納米顆粒，而只能制備得到Ni納米顆粒，在隨后鈍化過程中，Ni納米顆粒表面被氧化為NiO，最終形成NiO包裹Ni納米顆粒的殼核結構。圖1中SDNl衍射譜給出所得Ni納米顆粒X射線衍射圖譜，其中所標峰為Ni的特征晶面衍射峰。對比例2在離子體電弧放電腔體中，所用消耗陽極靶材為直徑5cm厚度為3cm的DyxNiioo-X(x=40)合金錠,鶴陰極與陽極祀材Dy40Ni60合金錠的間距為12mm。對離子體電弧放電腔體通冷卻水，對腔體抽真空后，分別通入氬氣與氫氣，其中Ar:0.2MPa、H2:0.05MPa接通直流電源，調節(jié)電壓為15-30V，陽極靶材Dy40Ni60與鎢陰極間發(fā)生弧光放電，產生電弧放電的電流為60-100A，弧光放電過程中調節(jié)工作電流與電壓保持相對穩(wěn)定(電流為80-90A),不能得到DyNi5納米顆粒，而只能制備得到Dy203氧化物納米顆粒，這主要是因為在等離子體放電過程中，Dy原子在陽極合金中含量較多，且蒸氣壓較大，導致在蒸發(fā)過程中大量蒸發(fā)，且抵制了 Ni原子的蒸發(fā)，從而只形成Dy納米顆粒，在隨后鈍化過程中，被氧化為Dy203納米顆粒。對比例3在離子體電弧放電腔體中，所用消耗陽極靶材為直徑4.5cm厚度為3cm的GdyNi 100_y(y=20)合金錠，鶴陰極與陽極祀材Gd20Ni80合金錠的間距為15mm。對等離子體電弧放電腔體通冷卻水，對腔體抽真空后，分別通入氬氣與氫氣，其中Ar:0.22MPa、H2:
0.06MPa接通直流電源，調節(jié)電壓為12-35V，陽極靶材Gd20Ni80與鎢陰極間發(fā)生弧光放電，產生電弧放電的電流為80-120A，弧光放電過程中調節(jié)工作電流與電壓保持相對穩(wěn)定(電流為80-100A)，制備不能得到GdNi5納米顆粒，而只能得到Ni納米顆粒。圖6給出所得C圖譜指示Ni納米顆粒的X射線衍射圖譜，其中衍射峰與圖中Ni標準衍射峰相對應。只能得到Ni納米顆粒的原因在于，陽極合金中Ni含量遠高于Gd的含量，導致蒸發(fā)出來納米顆粒均為Ni顆粒。盡管Ni的蒸氣壓小于Gd的蒸發(fā)壓，但由于陽極合金中Gd20Ni80中，Ni含量遠遠大于Gd的含量，這使在蒸發(fā)過程中，蒸發(fā)出來的幾乎為Ni原子。對比例4
在離子體電弧放電腔體中，所用消耗陽極靶材為直徑4.5cm厚度為3cm的GdxNi 100_x(x=90)合金錠，鶴陰極與陽極祀材Gdl0Ni90合金錠的間距為22mm。對等離子體電弧放電腔體通冷卻水，對腔體抽真空后，分別通入氬氣與氫氣，其中Ar:0.22MPa、H2:
0.06MPa接通直流電源，調節(jié)電壓為12-35V，陽極靶材Gdl0Ni90與鎢陰極間發(fā)生弧光放電，產生電弧放電的電流為80-120A，弧光放電過程中調節(jié)工作電流與電壓保持相對穩(wěn)定(電流為80-100A)，制備不能得到GdNi5納米顆粒，而只能得到Gd203納米顆粒。這主要是因為在等離子體放電過程中，Gd原子在陽極合金中含量較多，且蒸氣壓較大，導致在蒸發(fā)過程中大量蒸發(fā)，且抵制了 Ni原子的蒸發(fā)，從而只形成Gd納米顆粒，在隨后鈍化過程中，被氧化為Gd203納米顆粒。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質所作的等效變化 或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種稀土金屬間化合物納米顆粒，其特征在于:所述納米顆粒是尺寸大小為納米級球形的DyNi 5、GdNi 5或GdH2顆粒。
2.按照權利要求1所述稀土金屬間化合物納米顆粒，其特征在于: GdNi5和DyNi5納米顆粒具有典型的殼核結構，內核分別為DyNi5與GdNi5，外殼分別為Dy203與Gd203，GdH2納米顆粒無殼核結構，上述三種納米顆粒粒徑分布為10_150nm。
3.—種權利要求1所述稀土金屬間化合物納米顆粒的制備方法，其特征在于:所述稀土金屬間化合物納米顆粒是利用等離子體電弧放電技術，在工作氣體下原位制備得到的； 其中:采用純金屬鎢電極為陰極，Gd-Ni與Dy-Ni合金為陽極靶材，陰極與陽極靶材之間保持2-30mm的距離；電弧放電的電流為15 400A，電壓為10 60V ;所述工作氣體為氬氣和氫氣。
4.按照權利要求3所述稀土金屬間化合物納米顆粒的制備方法，其特征在于:氬氣的分壓為0.01-0.8MPa，氫氣的分壓為0.01-0.5MPa。
5.按照權利要求3所述稀土金屬間化合物納米顆粒的制備方法，其特征在于:所述陽極靶材為稀土金屬與磁性過渡金屬Ni的合金DyxNi 1QQ_X，x=28-32, GdyNi100_y, y=30_85且陽極革G材為圓柱形合金塊，其直徑為l_5cm,厚度為l-4cm。
6.按照權利要求3 5任一所述稀土金屬間化合物納米顆粒的制備方法，其特征在于:所用冷卻水水溫低于20攝氏度。
7.按照權利要求3所述稀土金屬間化合物納米顆粒的制備方法，其特征在于:制備GdNi5納米膠囊的最佳陽極合金成分為GdyNil00-y, y=40_60,制備DyNi5納米膠囊的最佳陽極合金成分為Dy30Ni70，制備GdH2納米顆粒的最佳合金成分為GdyNil00-y，y=75_85。
8.一種權利要求1所述稀土金屬間化合物DyNi5納米顆粒作為5-60K下低溫磁致冷材料的應用。
9.一種權利要求1所述稀土金屬間化合物GdNi5納米顆粒作為5-100K下低溫磁致冷材料的應用。
10.一種權利要求1所述稀土金屬間化合物GdH2納米顆粒作為5-80K下低溫磁致冷材料的應用。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種新型超順磁金屬間化合物納米顆粒，該種納米顆粒分別為GdNi5、DyNi5、GdH2納米顆粒，具有超順磁特征，其中GdNi5，DyNi5納米顆粒具有典型的殼核結構GdNi5納米顆粒由Gd2O3外殼與GdNi5內核組成，DyNi5納米顆粒由Dy2O3外殼與DyNi5內核組成。GdH2納米顆粒為尺寸為納米級的單相GdH2的顆粒。以上三種納米顆粒在5K溫區(qū)范圍內具有很高的磁熵變，使其成為一種新型的低溫磁制冷納米材料，且該納米材料可以在空氣中穩(wěn)定存在并直接使用。
文檔編號B82Y30/00GK103214042SQ201310152939
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月27日 優(yōu)先權日2013年4月27日
發(fā)明者馬嵩, 李軍, 王瀚, 張強, 耿殿禹, 劉偉, 張志東 申請人:中國科學院金屬研究所