機控萬能材料試驗機上測定粘結MnQ.6FeQ.4NiSi().5Ge().5馬氏體相變 材料的應力-應變曲線，如圖1所示，該粘結MnQ.6FeQ.4NiSi().5Ge().5馬氏體相變材料的抗壓強 度為9110^，對應的應變?yōu)?.7%。
[0034] 在\^83]^?代6上測定1]1().6?6().4附3；[().566().5馬氏體相變材料的等溫磁化曲線(1- H曲線），再根據(jù)麥克斯韋關系：
，可從等溫磁化曲線計算磁熵變A S。圖2示出了MnLoJiSio.sGeo.s馬氏體相變材料在不同磁場下AS對溫度的依賴關系，可 以看出，樣品在相變溫度Tc= 297K附近出現(xiàn)磁熵變的極大值，在磁場變化分別為0-1T、0-2T、0-3T下，樣品的最大磁熵變分別為5.2J/kgK、11.4J/kgK、17.5J/kgK。目前，利用永磁體 NdFeB可獲得2T的磁場，故在0-2T磁場變化下的材料的磁熵變倍受關注。可以看出，在0-2T 磁場變化下，111().6?6().4附5；[().566().5馬氏體相變材料的最大磁熵變（11.4]71^1〇顯著高于傳 統(tǒng)室溫磁制冷材料Gd的磁熵變(2T磁場下，磁熵變?yōu)? .OJ/kgK)，說明實施例1制得的粘結 Mno.sFeoJiSio.sGeo.s馬氏體相變材料是更優(yōu)的室溫磁制冷材料。
[0035] 實施例2:制備粘結Ni5QMn34Co2Sm4馬氏體相變材料及其用途
[0036] 1、制備方法
[0037] 1)按NisoMriMCoArm馬氏體相變材料的化學式配制原料，原料為純度高于 99.9wt.%的市售金屬Ni、Mn、Co、Sn。用電弧法將以上原料熔煉成鑄錠，然后將鑄錠密封在 真空度為5Xl(T3Pa的石英管內，在900°C退火處理4-7天。利用球磨機將退火后的材料破碎， 并通過150目的標準篩篩選出小于0.1_的不規(guī)則顆粒粉末。
[0038] 2)在步驟1)制備出的Ni5QMn34Co2Sm4馬氏體相變材料粉末中添加5wt.%的粘結劑 (該粘結劑為固化劑酚醛胺T-31、環(huán)氧樹脂E-44、聚酰亞胺膠P-32按30% :60% : 10%的體積 比混合所得）；
[0039] 3)將步驟2)的粉末和粘結劑混合均勻后在30°C的壓制溫度和llOOMPa壓力下壓制 50分鐘得到ΦlOmmXO. 7mm的圓片形粘結Ni5〇Mn34C〇2Sni4馬氏體相變成型材料；
[0040] 4)將步驟3)中制備出的粘結Ni5QMn34Co2Sm4馬氏體相變成型材料在100°C下固化7 天，最終獲得機械性能良好的Ni5〇Mn34C〇2Sni4馬氏體相變成型材料。
[0041] 2、產品表征及性能測定
[0042] 在VersalabFree上測定Ni5〇Mn34C〇2Sni4馬氏體相變材料的等溫磁化曲線（M-H曲 線），再根據(jù)麥克斯韋關系：
，可從等溫磁化曲線計算磁熵變AS。 圖3示出了Ni5QMn34Co2Sm4馬氏體相變材料在不同磁場下ΔS對溫度的依賴關系，可以看出， 樣品在相變溫度TC = 278K附近出現(xiàn)磁熵變的極大值，在磁場變化分別為0-1Τ、0-2Τ、0-3Τ、 0-4Τ、0-5Τ、下，樣品的最大磁熵變分別為 11 · 5J/kgK、22 · 9J/kgK、33 · 9J/kgK、44 · 3J/kgK、 48.8J/kgK。目前，利用永磁體NdFeB可獲得2T的磁場，故在0-2T磁場變化下的材料的磁熵變 倍受關注?？梢钥闯?，在0-2Τ磁場變化下，實施例2制得的Ni5QMn34Co2Sm4馬氏體相變材料的 最大磁熵變（22.9J/kgK)顯著高于傳統(tǒng)室溫磁制冷材料Gd的磁熵變（2T磁場下，磁熵變?yōu)?5.0J/kgK)，說明實施例2制得的粘結Ni5QMn34C〇2Sm4馬氏體相變材料是更優(yōu)的室溫磁制冷 材料。
[0043]對比例1:稀土金屬Gd的磁熱效應
[0044] 選用典型的室溫磁制冷材料99.9wt%的稀土金屬Gd作為對比例。在VersalabFree 上測得其居里溫度為293K，在0-2T磁場變化下，在居里溫度處的磁熵變?yōu)?.OJ/kgK。容易發(fā) 現(xiàn)，以上實施例中的1]1().6?6().4附3；[().566().5和附5()11134(30231114馬氏體相變材料的磁熵變大幅 超過Gd，說明本發(fā)明提供的制備方法制備出的粘結Mn0.6Fe0.4NiSi().5Ge()jPINi5()Mn34C02Sni4 馬氏體相變材料具有更大的磁熱效應。
[0045]以上已經參照【具體實施方式】詳細地描述了本發(fā)明，對本領域技術人員而言，應當 理解的是，上述【具體實施方式】不應該被理解為限定本發(fā)明的范圍。因此，在不脫離本發(fā)明精 神和范圍的情況下可以對本發(fā)明的實施方案作出各種改變和改進。
【主權項】
1. 一種粘結馬氏體相變材料的制備方法，其特征在于具體制備步驟如下： 1) 將馬氏體相變材料破碎成一定尺寸的粉末； 2) 將步驟1)中制備出的馬氏體相變材料粉末與粘結劑、固化劑混合均勻； 3) 將步驟2)中混合后的粉末壓制成需要的尺寸和形狀； 4) 將步驟3)中制備出的成型材料在一定固化溫度下固化一定時間，最終獲得粘結馬氏 體相變材料。2. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟1)包括:將馬氏體相變材料通 過研磨、振動磨、滾動磨、球磨、或氣流磨等方式中的一種或幾種破碎，并通過大于10目的標 準篩;篩選出小于2mm的粉末。3. 根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于標準篩為100~150目，篩選出的粉末粒 度為0~0.5mm。4. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟2)包括:將步驟1)中制備出的 馬氏體相變材料粉末與粘結劑、固化劑混合均勻;所述粘結劑為自環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚 碳酸酯、聚乙烯萘酸脂、聚對苯二甲酸二乙酯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚 丁烯、聚氯乙烯、聚乙烯中的一種或幾種;所述固化劑為與所選粘結劑相配的高分子材料， 所述固化劑按5-50%的體積比和粘結劑混合，然后將混合后的固化劑和粘結劑按馬氏體相 變材料粉末的〇. 5~20wt. %添加到馬氏體相變材料粉末中。5. 根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于粘結劑選自環(huán)氧樹脂膠和聚酰亞胺膠 中的一種或兩種，固化劑為酚醛胺，固化劑按10~30 %的體積比和粘結劑混合;混合后的固 化劑和粘結劑按馬氏體相變材料粉末的1~1 〇wt. %添加到馬氏體相變材料粉末中。6. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟3)包括:將步驟2)中混合后的 粉末通過壓延法、模壓法、擠壓法、粉末注射成形、或放電等離子體燒結法壓制成需要的尺 寸和形狀，壓制壓力為300~1500MPa，壓制溫度為0~900°C，壓制時間為5~240分鐘。7. 根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于壓制壓力為600~lOOOMPa，壓制溫度為 0~300°C，壓制時間為10~120分鐘。8. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟4)所述固化溫度為0~500°C， 固化時間為1~10天。9. 根據(jù)權利要求8所述的制備方法，其特征在于所述固化溫度為0~150°C;固化時間為 3~7天。
【專利摘要】一種粘結馬氏體相變材料的制備方法，屬于金屬材料領域。本發(fā)明將馬氏體相變材料破碎成一定尺寸的粉末與粘結劑、固化劑混合均勻；再壓制成需要的尺寸和形狀后在一定固化溫度下固化一定時間，最終獲得粘結馬氏體相變材料。本發(fā)明方法制備的粘結馬氏體相變材料具有比傳統(tǒng)馬氏體相變材料更高的機械性能，并且可以根據(jù)實際需要制作任意形狀和尺寸的粘結材料。同時，利用本發(fā)明提供的制備方法制備的粘結馬氏體相變材料具有很好的磁熱效應，能夠很好的應用到制造制冷材料方面。并且，本發(fā)明提供的制備方法工藝簡單，易于操作和實現(xiàn)工業(yè)化生產，所需粘結劑廣泛且價格低廉，有利于該制備工藝的實際應用。
【IPC分類】C09K5/06, H01F1/01
【公開號】CN105448443
【申請?zhí)枴緾N201510844896
【發(fā)明人】張虎, 李亞偉, 吳美玲, 陶坤, 王一旭, 周厚博
【申請人】北京科技大學
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月26日