【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于磁制冷材料，具體涉及一種新型稀土磁制冷材料及其制備方法。
技術介紹
1、現代社會中，制冷技術已經成為不可或缺的一部分，涉及到日常生活、工農業生產、科學研究、科技國防等各個方面。普遍使用的制冷技術是傳統的蒸氣壓縮式制冷，利用制冷劑在壓縮機中壓縮和放松的過程中吸收和釋放熱量，將熱量從低溫環境轉移到高溫環境，從而實現制冷的目的。然而，這種制冷技術存在能耗大、對環境不友好等問題，壓縮機運行的過程中，也會產生大量的熱量和噪音，排放出對大氣層有害的制冷劑。
2、磁制冷技術作為一種基于磁性材料磁熱效應發展而來的新型制冷技術，近年來受到了廣泛的關注和重視。磁熱效應是磁性材料的一種內稟性質，通常被定義為磁性材料在磁場增強或減弱時放熱或吸熱的物理現象，通過改變外加磁場，使磁性材料的磁矩發生有序、無序的變化，從而引發磁體的吸熱和放熱作用，實現制冷循環。
3、與傳統的制冷技術相比，磁制冷技術具有明顯的優勢。首先，磁制冷技術是一種綠色環保的制冷方式，其制冷過程中不涉及任何有害物質，對環境無任何負面影響；其次，磁制冷技術具有節能高效的特性，能夠大大降低能耗，節約資源；最后，磁制冷技術運行穩定可靠，制冷效果持久，大大降低了設備的維護成本和維修頻率。磁制冷技術的發展和應用與磁制冷材料的性能有著密切的關系。目前，高性能磁制冷材料主要有gd-si-ge、gd-al-co等材料體系，但這些材料普遍成本高，穩定性差、制冷溫度范圍受限以及工藝復雜，使其商業應用受到一定的限制。因此，對磁熱效應的深入研究，尤其是探索新型磁制冷材料，仍然
技術實現思路
1、本專利技術的目的是針對上述技術問題，提供一種新型稀土磁制冷材料，有金屬氧化物相組成，有穩定、良好的磁制冷效果。
2、本專利技術技術方案中的新型稀土磁制冷材料，由金屬氧化物相組成，化學通式為r3crga3feo12，其中r為稀土元素。
3、金屬氧化物作為磁制冷材料，價格低廉、耐腐蝕，同時由于原子間距較大，易在極低溫下產生巨大的磁熵變，為20k以下溫區最佳磁制冷材料。
4、進一步地，r為ho、tb、dy、gd中的一種或兩種。
5、進一步地，上述新型稀土磁制冷材料在12k、δh＝5t時最大磁熵變值可達8～10jk-1mol-1。
6、本專利技術還提供上述新型稀土磁制冷材料的制備方法，包括以下步驟：
7、(1)將r氧化物、cr氧化物、ga氧化物和fe氧化物球磨混合后烘干，預燒后進行破碎和過篩得到預燒料；
8、(2)將預燒料二次球磨后壓制成型，再進行燒結。
9、預燒后進行二次球磨和燒結，可以更好地控制磁制冷材料粒徑分布和成相純度，降低預燒料粉體的雜質含量，形成相對較窄的粒散和規則的晶粒形貌。
10、進一步地，r氧化物為gd2o3、tb4o7、dy2o3、ho2o3中的一種或兩種，cr氧化物為cr2o3，ga氧化物為ga2o3，fe氧化物為fe2o3。
11、進一步地，步驟(1)中預燒溫度為800～1200℃，保溫時間為1～10h。
12、進一步地，預燒時升溫速率為1～10℃/min。
13、進一步地，步驟(1)中預燒溫度為860～940℃，保溫時間為1～8h。
14、作為優選，破碎是用破壁機打散后進行研磨。
15、進一步地，步驟(1)中過篩時篩網目數為80～120目。
16、進一步地，步驟(1)和步驟(2)中球磨轉速為200～500rpm/min，球磨時間為6～15h。
17、進一步地，球磨時加入固體物料質量1.5～5.0倍的水作為球磨介質。
18、進一步地，球磨時料球比為1:3～6。
19、進一步地，步驟(1)中烘干溫度為80～150℃，時間為6～20h。
20、進一步地，步驟(2)中壓制成型的壓力為10～50mpa，時間為10～60min。
21、進一步地，步驟(2)中燒結溫度為1000～1500℃，時間為1～10h。
22、進一步地，燒結時升溫速率為1～10℃/min。
23、進一步地，步驟(2)中燒結溫度為1240～1350℃，時間為1～8h。
24、進一步地，預燒和燒結都是在空氣氣氛中進行。
25、相比現有技術，本專利技術的技術方案具有如下有益效果：
26、(1)采用r氧化物、cr氧化物、ga氧化物和fe氧化物，通過簡單的固相反應，得到有穩定、良好磁制冷效果的新型稀土磁制冷材料(r3crga3feo12)；
27、(2)金屬氧化物(r3crga3feo12)作為磁制冷材料，價格低廉、耐腐蝕，同時原子間距較大，易在極低溫下產生巨大的磁熵變，是20k以下溫區最佳磁制冷材料；
28、(3)預燒后進行二次球磨和燒結，可以更好地控制磁制冷材料粒徑分布和成相純度，降低預燒料粉體的雜質含量，形成相對較窄的粒散和規則的晶粒形貌；
29、(4)所得新型稀土磁制冷材料，在12k、δh＝5t時表現出較大的磁熵變值9.12j?k-1mol-1，在磁制冷劑方面有巨大應用潛力；
30、(5)新型稀土磁制冷材料的制備方法，工藝簡單、步驟簡練、易于操作，不僅提高了生產效率，也降低了生產成本。
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1.一種新型稀土磁制冷材料，其特征在于，所述新型稀土磁制冷材料由金屬氧化物相組成，化學通式為R3CrGa3FeO12，其中R為稀土元素。
2.根據權利要求1所述的新型稀土磁制冷材料，其特征在于，R為Ho、Tb、Dy、Gd中的一種或兩種。
3.根據權利要求1所述的新型稀土磁制冷材料，其特征在于，所述新型稀土磁制冷材料在12K、ΔH＝5T時最大磁熵變值可達8～10J?K-1mol-1。
4.一種如權利要求1所述的新型稀土磁制冷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，R氧化物為Gd2O3、Tb4O7、Dy2O3、Ho2O3中的一種或兩種，Cr氧化物為Cr2O3，Ga氧化物為Ga2O3，Fe氧化物為Fe2O3。
6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中預燒溫度為800～1200℃，保溫時間為1～10h。
7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中過篩時篩網目數為80～120目。
8.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，球磨時加入固體物料質量1.5～5.0倍的水作為球磨介質。
10.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中燒結溫度為1000～1500℃，時間為1～10h。
...【技術特征摘要】
1.一種新型稀土磁制冷材料，其特征在于，所述新型稀土磁制冷材料由金屬氧化物相組成，化學通式為r3crga3feo12，其中r為稀土元素。
2.根據權利要求1所述的新型稀土磁制冷材料，其特征在于，r為ho、tb、dy、gd中的一種或兩種。
3.根據權利要求1所述的新型稀土磁制冷材料，其特征在于，所述新型稀土磁制冷材料在12k、δh＝5t時最大磁熵變值可達8～10j?k-1mol-1。
4.一種如權利要求1所述的新型稀土磁制冷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，r氧化物為gd2o3、tb4o7、dy2o3、ho2o3中的一種或兩種，cr氧化物為cr2o3，g...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉若水，何詩悅，劉煦婕，葉先平，熊杰夫，明昕，周婷婷，王利晨，滿其奎，沈保根，
申請(專利權)人：中國科學院寧波材料技術與工程研究所，
類型：發明
國別省市：
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