一種磁制冷材料成型工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種磁制冷材料成型工藝，該工藝是將磁制冷材料研磨成粉末，并將其填入具有三維網狀結構的泡沫金屬材料中，然后進行固化并壓制成薄片狀材料。其特征在于解決了磁制冷材料難于成型的問題，并改善磁制冷材料熱傳輸能力。
【專利說明】一種磁制冷材料成型工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁制冷材料成型工藝，特別是涉及高熔點脆性磁制冷材料片狀成型的制備方法。
【背景技術】
[0002]室溫磁制冷技術作為一種新型的制冷技術，由于高效環(huán)保等優(yōu)勢，越來越受到人們的重視。而室溫磁制冷材料作為室溫磁制冷關鍵技術之一，倍受各國的研究者重視，目前所開發(fā)的室溫磁制冷材料主要有Gd基合金、Mn基合金及稀土 -過渡族合金，LaFe13_xSix系
[0003]實際應用中由于磁制冷機(系統(tǒng))結構設計及固液熱交換的需要，磁制冷材料通常要被加工制備成各種形狀，從而改善磁制冷機(系統(tǒng))中的固液換熱效率，而磁致冷材料多為金屬間化合物和氧化物等磁熱材料，因其脆性大，成型很困難。磁制冷材料作為磁工質在磁制冷機中應用，不僅需要大的磁熱性能，同時還應具備一定的強度和韌性，以及滿足固液換熱需要的不同形狀的工質。所以制備具有一定韌性，且具有較高換熱效率的實用的磁制冷材料變得尤為重要。目前，有關脆性磁制冷材料的成型有所報道，如直接用顆粒狀(表面包覆一層薄的金屬)、片狀(高溫燒結成型)，但遠不能滿足磁制冷的需要，另外，燒結成型的材料仍然比較脆，且導熱性能較差。本發(fā)明能有效制備出韌性及導熱性較好的片狀磁制冷材料。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服脆性磁制冷合金難以成型的缺點，提供一種具有較高換熱效率的薄片狀磁制冷材料成型工藝，為磁制冷材料在室溫磁制冷上的應用做好技術儲備。
[0005]本發(fā)明所用磁制冷材料主要為高熔點脆性磁制冷合金，其具體成型工藝如下:
1)將所用的磁制冷合金研磨至100目-200目、200目-300目不同的粒徑區(qū)間；
2)將研磨后不同粒徑區(qū)間的粉末按照一定質量比混合均勻，在添加重量比不超過百分之十的粘接劑，充分攪拌后填充在具有三維網狀結構的泡沫金屬中；
3)低溫蒸發(fā)水分及固化，利用輥壓機壓制0.8mm以下的薄片狀，制成薄片狀材料。
[0006]優(yōu)選的，步驟2)所述的不同粒徑區(qū)間的重量比可選(100目-200目):(200目-300目)=0:1、1:4、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、4:1，目的為增大磁制冷材料的填充量。
[0007]優(yōu)選的，步驟2 )所述粘接劑可選擇羧甲基纖維素(CMC)+聚四氟乙烯(PTFE )、環(huán)氧樹脂、導熱硅膠、金屬錫(Sn)。
[0008]優(yōu)選的，步驟2)所述使用泡沫金屬的目的是利用它做骨架便于成型，減小材料的脆性，并且所選泡沫金屬具有好的導熱系數，泡沫金屬的孔隙率> 90%、面密度650-7000g/m2、孔密度(ppi) 20-90、厚度< 5mm。
[0009]優(yōu)選的，步驟3)烘干溫度的選擇:以上有機粘結劑烘干溫度在100_200°C之間；低熔點金屬的烘干溫度在I*至I?+50°C之間。烘干時間選擇為2-6小時。[0010]優(yōu)選的，步驟3)利用輥壓機可以多道次輥壓，避免變形過大材料開裂。
[0011]與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于利用具有較好韌性的網狀泡沫金屬做骨架，將金屬件化合物和氧化物等磁熱材料填充其中，成型后的材料具有一定的韌性，并且換熱效率大大提高；工藝簡單，成本低廉，易于工業(yè)化生產。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1.成型后的片狀LaFelh6Si^材料外形圖。
[0013]圖2.三維網狀泡沫銅基體外形圖。
[0014]圖3.成型后的LaFelh6Siu片狀材料韌性直觀展示圖。
[0015]圖4.三維網狀泡沫銅基體的光學顯微圖。
[0016]圖5.LaFelh6Si^4合金片狀成型試樣的顯微形貌圖。
[0017]圖6.成型前粉末的XRD衍射圖譜和片狀試樣的XRD衍射圖譜。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明，所給出的實施例不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領域專業(yè)人員根據上述本
【發(fā)明內容】
對本發(fā)明所作出的非本質的改進和調整應屬本發(fā) 明的保護范圍。
[0019]實施例1
按照重量比配制2%CMC溶液，48h后溶液具有一定粘性；取孔密度PPI為90，面密度為650g/m2，孔隙率為97%，厚度為2mm的泡沫銅(如圖2)，片狀泡沫銅具有三維網狀結構(如圖4)，將具有NaZn13相的LaFelh6Sih4合金研磨成100目-200目和200目-300目兩個區(qū)間的顆粒，并以重量比1:4混合均勻；將混合后的LaFelh6Siu顆粒與CMC溶液以重量比85:15混合，攪拌30min ；向糊狀液加入PTFE,重量約為LaFelh6Sih4顆粒的1.5%，攪拌均勻形成糊狀液；立即將該糊狀液用毛刷涂入片狀泡沫銅，盡量填充完泡沫銅的孔洞?’放入干燥箱中110°C 3h烘干，蒸發(fā)其水分，再在輥壓機可以多道次輥壓，便形成如圖1所示的片狀LaFe^Siu合金，并且具有一定的韌性(圖3)。采用光學顯微鏡進行組織形貌分析，LaFe116Si14顆粒均勻的填充在三維網狀結構的泡沫銅的孔隙中(如圖5);進行XRD衍射分析(如圖6)，具有NaZn13相的LaFe11.Jk4合金相沒有發(fā)生變化，只是多添加了一個Cu的衍射峰，這說明材料的磁熱性能并沒有改變。
[0020]實施例2
按照重量比配制2%CMC溶液，48h后溶液具有一定粘性；取孔密度PPI為90，面密度為650g/m2，孔隙率為97%，厚度為2mm的片狀泡沫銅(如圖2)，具有三維網狀結構(如圖4)，將具有NaZnl3相的LaFelh6S^4合金研磨成100目-200目和200目-300目兩個區(qū)間的顆粒，并以重量比1:4混合;將200目-400目Sn顆粒加入混合的LaFelh6Si1^顆粒中，LaFeu6Si1.4顆粒與Sn顆粒重量比85:5均勻混合，將混合顆粒與CMC溶液以重量比85:15混合，攪拌30min形成糊狀液；立即將該糊狀液用毛刷涂入片狀泡沫銅，盡量填充完泡沫銅的孔洞；放入干燥箱中230°C 4h烘干，蒸發(fā)其水分，再在輥壓機可以多道次輥壓，便形成厚度為0.6mm的片狀LaFelh6Sih4合金。
[0021]實施例3按照重量比配制2%CMC溶液，48h后溶液具有一定粘性；取孔密度PPI為40，面密度為1100g/m2,孔隙率為95%，厚度為2mm的片狀泡沫銅(如圖2)，具有三維網狀結構(如圖4)，將具有NaZnl3相的LaFelh6S^4合金研磨成100目-200目和200目-300目兩個區(qū)間的顆粒，并以重量比1:2混合;將200目-400目Sn顆粒加入混合的LaFelh6Si1^顆粒中，LaFeu6Si1.4顆粒與Sn顆粒重量比85:5均勻混合，將混合顆粒與CMC溶液以重量比85:15混合，攪拌30min形成糊狀液；立即將該糊狀液用毛刷涂入片狀泡沫銅，盡量填充完泡沫銅的孔洞；放入干燥箱中230°C 5h烘干，蒸發(fā)其水分，再在輥壓機可以多道次輥壓，便形成厚度為0.66mm的片狀LaFelh6Sih4 合金。
【權利要求】
1.一種磁制冷工質成型方法，該方法是將粉末狀磁制冷材料填入具有三維網狀結構的泡沫金屬材料中，并壓制成薄片狀，其特征在于解決磁制冷材料難于成型的問題，并改善磁制冷材料熱傳輸能力。
2.根據權利要求1所述磁制冷工質成型方法，其特征在于所采用的磁制冷工質包括金屬間化合物和氧化物磁熱材料。
3.根據權利要求1所述磁制冷工質成型方法，其特征在于所采用的泡沫金屬具有較好的韌性及好的導熱性能，包括銅、鋁、鎳等。
4.根據權利要求1所述磁制冷工質成型方法，其特征在于粉末狀磁制冷工質填入泡沫金屬的方法涉及干法填入、濕法填入，并采用碾壓等方式使其致密化成型。
5.根據權利要求1和4所述磁制冷工質成型方法，其特征在于干法填入和濕法填入含有粘結劑或不含粘結劑，濕法采用的溶劑可以是有機溶劑、或有機和水的混合溶劑等，粘接劑可以為有機粘接劑和低熔點金屬粘接劑等。
【文檔編號】B23P15/00GK103624491SQ201310591204
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權日:2013年11月22日
【發(fā)明者】陳云貴, 樊金波, 唐永柏 申請人:四川大學