宁波材料所在新型高性能磁制冷材料制备工艺研究中取得进展作为磁致冷技术的关键部分,性能优良的磁致冷材料是整个系统的核心部分。La(Fe1-xSix)13 及 NiMn 基赫斯勒合金被磁制冷材料专家认为是最具有实际应用价值的两种磁制冷工质。特别是 La(Fe1-xSix)13 合金,普通制备方法为电弧熔炼后在 1150 度高温退火半月以上才能成相。对于用熔体快淬的方法获得的条带样品,却只需短到数十小时的时间。然而影响其微观组织结构、成分,进而磁性的内在机制却不清楚。对于 NiMn 基赫斯勒合金虽然制备方法简便,电弧熔炼后在 800 度以上的温度退火 1 天就可以获得纯相。然而由于磁热效应发生在马氏体与奥氏体相变温区,其内在的磁滞后和热滞后对磁制冷性能影响非常大。如何通过制备工艺来减小这种结构相变带来的滞后对其应用具有重要的指导意义。 中国科学院宁波材料技术与工程研究所稀土磁性功能材料实验室系统研究了电弧熔炼和熔体快淬两种工艺对 La(Fe1-xSix)13 的 1:13 相形成机制的影响,微观成分的演变,及其对磁滞后和热滞后的影响。研究发现相对于较易成相的甩带工艺,电弧熔炼的方法虽然耗时但对于获得高磁熵变(分别为 25.2J(kgK)-1 和 21.9J(kgK)-1)和高制冷能力(分别为 474.1J(kg)-1 和 458.5J(kg)-1)来说是非常有利的。该结果发表在 J Magn.Magn.Mater。近期,该实验室又对 NiMnSn 赫斯勒合金进行了系统的研究。结果表明经过熔体快淬后并优化退火工艺获得的条带样品具有非常优异的磁制冷性能:相对于电弧熔炼并退火的块体材料,条带具有非常高的磁熵变值 41.4J(kgK)-1,远远超过块体的 29.5J(kgK)-1;并且制冷能力为 100.8J.Kg-1,也明显优于块体的 82.9 J.Kg-1;同时使热滞后降低了 42.8%,磁滞后降低了 21.7%。由于麦克斯韦方程对磁卡效应的计算偏大以及对一级相变的测不准可能性,同时采用比热方法进行了印证:纯比热法得到的 5T 磁场下的绝热温变分别为 3.5K 和 3K,进而充分证明了优化退火工艺得到的条带具有优异的磁制冷性能。这一结果不但对 NiMn 基赫斯勒磁制冷合金的制备,而且对其它类型高性能磁制冷合金的制备也具有重要的借鉴意义。该结果发表在 Scripta. Mater。 该系列研究工作得到国家优秀青年基金(51422106)和浙江省杰出青年基金(LR12E01001)等项目的资助。(宁波材料与技术工程研究所)