论文部分内容阅读
磁制冷技术是一种新兴的制冷技术,它具有绿色环保、高效节能、噪音小、可靠性高等优点,应用前景十分广阔。磁制冷技术的关键是磁制冷材料,NaZn13型La(Fe,Si)13合金基于其无毒无害、原料成本低、巨磁热效应等优点,成为最具有应用前景的室温磁制冷材料之一。然而其居里温度较低(200K左右)、力学性能和导热性较差,无法满足室温制冷应用的需求,已有研究发现掺入间隙H原子可以使La(Fe,Si)13化合物的居里温度达到室温。传统的气体渗氢技术具有耗能高,工艺繁琐且成品力学性能差等潜在在弊端,本论文采用固态态渗工艺制备样品,将储氢合金Sm5Mg41Hx与La(Fe,Si)13系合金粉末以及焊锡粉按一定比例均匀混合进行冷压及低温热压处理,然后在较高温下进行渗氢处理,在达到渗氢效果的同时实现材料的成型,从而改善材料的力学性能,提高其致密度。获得的主要结论如下:将LaFe1165Si1i35与Sm5Mg41Hx按照质量比为9:1的比例均匀混合,进行冷压成型后通过不同温度的热处理制备(LaFe1i 65Si1.35+Sm5Mg41Hx)复合样品,复合样品的居里温度(Tc)均提高了150 K左右,而且在保持大的磁熵变和制冷量的同时降低了材料的磁滞;与LaFe1.65Si1.35样品相比较,复合样品的温跨也有一定程度的提高。表明通过固态渗氢工艺能够制备具有较高磁热效应的LaFe11.65Si1.35Hx制冷材料。其中,当热处理温度为783 K时,(LaFe11.65Si1.35+Sm5Mg41Hx)复合样品的综合性能最佳。基于以上结果,选取了 Lao.8Ce0.2Fe11.47Mn0.23Si1.3材料作为研究对象,Ce和Mn元素的添加提高了材料磁熵变和氢化物的稳定性。将其与Sm5Mg41Hx储氢合金按质量比为20:1、15:1、10:1、5:1 的比例混合冷压固态渗氢,研究添加不同比例储氢合金对La0.8Ce0.2Fe11.47Mn0.23Si13磁制冷材料性能的影响。所有样品的居里温度均提高至室温,磁滞显者降低,并且保持较高的磁热效应。此外,对复合样品进行了放氢失效处理及二次渗氢处理,实验结果表明通过固态渗氢工艺制备的样品能在不破坏样品完整性的同时对失效样品进行再渗氢修复工作,根据储氢合金添加量的增加,复合材料的居里温度从206 K提高至298 K,且修复后的样品均保持了很好的磁热性能。为进一步提高成型合金的力学性能,在Laa.8Ce0.2Fe11.47Mn0.23Si1.3和Sm5Mg41Hx储氢合金混合粉中分别添加10 wt.%、20 wt.%和30 wt.%的焊锡粉,对样品进行冷压及热处理,热处理温度为783 K。结果显示热处理后的样品磁热性能和力学性能均有改善,并且在焊锡粉含量为20 wt.%时,复合材料力学性能最佳。将添加了20 wt.%的焊锡粉的复合样品在焊锡粉的熔点附近(217 ℃)热压成型,然后对其进行热处理。结果显示,热压成型的样品具有更高的力学性能和致密度,而且也具有较高的磁热性能。