稀土基室温磁工质的开发与磁制冷机的研究进展

作为一种固态制冷技术，室温磁制冷技术具有环境友好、能效高、运行可靠等优点，被公认有望替代传统的气体压缩制冷。磁制冷技术利用磁工质的磁热效应和主动式磁蓄冷技术实现制冷，主要集中于具有大磁热效应的磁工质的研发、永磁系统的设计以及换热系统的优化。二十世纪末至今，中国、美国、丹麦、德国、意大利、法国、斯洛文尼亚等国家先后开展了磁制冷方面的相关研究。本研究主要综述了现已在磁制冷机中取得应用的室温磁工质和室温磁制冷机所能达到的性能指标。已取得应用的室温磁工质可分为一级相变材料和二级相变材料，一级相变材料主要指La(Fe, Si)₁₃基化合物，二级相变材料主要是金属Gd及其合金，为室温磁制冷机中普遍采用的磁工质。根据运行方式的不同，室温磁制冷机可分为往复式磁制冷机和旋转式磁制冷机。从运行频率、磁工质、温跨、制冷能力等方面，本研究对比了不同典型的室温磁制冷机的性能。     

纳米室温磁制冷工质材料的研究

简述了室温磁制冷材料的发展历史和纳米技术，概述了磁制冷材料研究的重点。总结了室温磁制冷工质材料具有优良性能的标准，并且给出了从微观、唯象和纳米方面研究室温磁制冷材料的新思路。介绍了纳米技术在室温磁制冷材料研究中的应用，重点讲述了纳米化对室温磁制冷材料的影响，预测了磁制冷材料的发展趋势。     

Fe-Ga磁致伸缩材料研究进展

Fe-Ga合金是人们在新型高性能磁致伸缩材料探索中的一个重要发现,具有高应力灵敏度、良好的热-机械性能和磁致伸缩性能,填补了传统磁致伸缩材料和稀土超磁致伸缩材料之间的空白,在超声领域和微位移器等方面有较大的潜在应用价值,应用前景广阔。本文从Ga含量及相结构、第三组元、制备方法、压力和温度四个部分阐述Fe-Ga磁致伸缩材料的研究进展及研发趋势,总结了Ga含量及相结构、第三组元对Fe-Ga合金的磁致伸缩性能的影响,Fe-Ga合金的磁致伸缩性能与Ga含量密切相关,不同的第三组元对合金磁致伸缩性能的影响也不同;Fe-Ga合金的制备方法主要有定向凝固法、甩带急冷法、轧制法、拉丝法等方法,比较了各种制备方法对材料性能的影响;阐述了应力场和温度对Fe-Ga合金的磁致伸缩性能的影响,其中应力场对Fe-Ga合金的磁致伸缩性能有积极影响,但Fe-Ga合金磁致伸缩的温度依赖性比较复杂,磁致伸缩随温度变化的幅度与趋势都取决于合金结构。     

La(Fe,Si)13系室温磁制冷复合材料的研究进展

近年来,世界各国都在重视环保、节能减排,与传统的气体制冷相比,磁制冷技术具有高效、环保、节能及不产生破坏臭氧层和温室效应气体等特点。目前磁制冷在中低温领域已经得到了应用,室温附近磁制冷技术仍处于研发阶段,主要包括磁制冷机、磁制冷材料、磁场系统等的研发,其中磁制冷材料是室温磁制冷技术发展的关键。本文以复合材料的角度,论述了极具发展潜力的La(Fe, Si)₁₃系磁制冷材料的研究进展及最新研究成果,通过非金属材料、金属单质及化合物与La(Fe, Si)₁₃系室温磁制冷材料的复合,提高了磁制冷材料的综合性能,使其更适用于在室温磁制冷机上的应用。     

成分及工艺对SmFe2系磁致伸缩性能的影响

研究了SmFe2合金中不同Sm、Fe比及添加Dy的磁致伸缩性能和力学性能,并且探讨了制备工艺和热处理对合金磁伸性能的影响.结果表明,Sm∶Fe为1∶1.87时,磁致伸缩性能最佳,用部分镝替代钐,可以提高材料的强度,热处理可以明显改善材料的磁致伸缩性能.     

知识窗

磁致冷是指以磁性材料为工质的一种全新的制冷技术 ,其基本原理是借助磁致冷材料的磁热效应(ＭｅｇｎｅｔｏｃａｌｏｒｉｃＥｆｆｅｃｔ ,ＭＣＥ) ,即磁致冷材料等温磁化时向外界放出热量 ,而绝热退磁时 ,从外界吸取热量 ,达到制冷的目的。也就是磁热效应ＭＣＥ是在绝热条件下由于顺磁性或铁磁性材料磁化时自旋有序度增加 ,原子磁矩的磁熵降低而产生的。在强磁场下 ,能量降低 ,使材料的温度升高 ,去除磁场后 ,自旋有序度降低 ,能量增加 ,材料温度降低。磁致冷材料的磁致冷性能主要由居里点Ｔｃ、外加磁场Ｈ、磁热效应ＭＣＥ和磁比热ＣＨ 等…     

NdFeB稀土永磁材料研究进展

本文综述了NdFeB稀土永磁材料的研究进展,主要包括结构、矫顽力机制、添加元素、磁性能、腐蚀行为及其防护等方面,并就国内NdFeB产业的发展进行了讨论。     

WC-15Ni高性能无磁硬质合金的制备与性能研究

以超细WC、电解Ni粉作为主要原料,调整混合料中总碳含量,通过真空烧结及热等静压(HIP)处理获得WC-15Ni高性能无磁硬质合金,研究了不同碳含量及热等静压处理对材料显微组织结构和性能的影响。实验结果表明,混合料总碳含量过低或过高均会恶化无磁硬质合金性能;当混合料中总碳含量达到6.13%(质量分数)时,材料获得良好的性能,横向断裂强度达到3 300 MPa。同时热等静压处理可有效消除无磁硬质合金中的少量残余孔隙,稳定和提高其力学性能。     

聚磁介质用不锈导磁材料开发

为了改善现有强磁选机聚磁介质耐磨、耐腐蚀能力,提高其聚磁性能,开展了聚磁介质用不锈导磁材料制备、显微组织观察、力学性能测试、耐腐蚀性能及磁性能测试试验。结果表明,利用真空熔炼炉进行钢水熔炼、热轧、完全退火处理后可制备出屈服强度为287 MPa、显微硬度为148HV、腐蚀速率为10-8 A/cm~2、背景场强为35A条件下的磁化磁场强度为14 000Gs、剩磁强度为1 056Gs的不锈导磁聚磁介质用材料。     

Fe-Ga磁致伸缩合金力学性能强化研究进展

Fe-Ga磁致伸缩合金作为重要的磁驱动智能材料之一,不仅在低磁场条件下具有较高磁致伸缩应变的功能材料特性,同时还具有较高力学强度的结构材料特性,结构功能一体化特征明显,存在广泛的研究价值和应用前景.国内外学者围绕该材料的磁致伸缩性能、力学性能优化开展了大量研究工作.其中,通过在Fe Ga合金中添加元素来调控力学性能和磁...     

LaCo13—xMx金属间化合物的结构和磁性

在任何已知的稀土中间相化合物中,LaCo_(13)具有最高的3d金属含量,且其饱和磁化强度很高为1.03 MA/m居里温度高达1318 K,不幸的是它是立方结构,不存在适合于永磁应用所必须时各向异性。本文对LaCo_(13-x)Si_x(x=2,4)和LaCo_(13-x)Ge_x(x=2,2.5,3,4)金属间化合物的结构和磁性能进行了研究,发现对LaCo_(13-x)Si_x当x=4和LaCo_(13-x)Ge_x当x=3,4时,其晶体结构为四方结构但晶格常数a,c的差值很小。对于LaCo_(13-x)Ge_x为得到该结构所需的时效温度很严格。磁性测量发现它们的居里温度都较高,但室温饱和磁化强度随x增加大大降低。     

高性能烧结Nd-Fe-B磁体关键制造技术的开发与应用

烧结Nd-Fe-B永磁材料由于具有低成本、高磁性能而广受人们关注。近20年来，为了提高磁体的磁性能、温度稳定性能和抗腐蚀性能，国内外开展了大量的研究工作。据此，简要综述了近年来高性能烧结Nd-Fe-B磁体关键制造技术的开发与应用状况。     

YZT13B磁胶条综合性能的改善

试验分析了成份不同的配比、不同的粘结剂类型和工艺对磁胶条磁性能和物理性能的影响，结果表明：质量分数90％磁粉、8％CPE、2％添加剂配比的YZT13B磁胶条综合性能满足使用要求；而8％CPE中采用70％135A型和CPE与30％B型CPE对物理性能提高效果显著而磁性能满足要求；40％-50％压下量可以获得较佳综合性能。     

马钢氧化铁粉综合评析

氧化铁粉是铁氧体磁性材料的主要原料.介绍了马鞍山钢铁股份有限公司氧化铁粉质量状况及其物理、化学性能指标情况.     

添加Ga、Nb对NdDyTb-FeCo-B烧结磁体显微组织和磁性能的影响

研究了复合添加Ga、Nb对NdDyTb-FeCo-B烧结磁体的显微组织和磁性能的影响。结果表明:添加0.1%Ga、0.5%Nb磁体的矫顽力iHc、剩磁Br、最大磁能积(BH)max均较好。用SEM电镜对显微组织进行分析,发现添加Ga后晶粒大小均匀,形状规则化。在烧结过程中Ga原子置换Nd2Fe14B相中Fe原子形成Nd2Fe14-xGaxB二次主相,使反磁化核不易形成和扩展,从而改善磁体的磁性能。     

室温磁制冷磁体用量的估算

根据主要的永磁体材料磁化性质和可能的室温磁制冷材料的磁热性质,利用磁路定理并假定了通常使用的循环换热流体的压力差上限来计算磁制冷功率和永磁体体积之间的关系,进而说明室温磁制冷机的制冷量的受约束情况以及实用可能性。通过对两种典型的磁路进行的计算对比,发现在使用高磁场时使用中空圆柱形磁聚焦方式更有效,而在获得低于1T的磁场时普通的救生圈环形磁路更为有效。     

块体纳米软磁材料的研究现状

介绍了国内外块体纳米软磁材料的发展和应用情况。对块体纳米软磁材料的制备方法、纳米晶的形成机理、优异软磁性能的根源进行了探讨。阐述了未来块体纳米软磁材料的研究方向。     

注射成形粘结钕铁硼磁体复合粉研究

磁体的注射成形是一种高效生产的近净成形技术。为了制备出具有较好综合性能的注射成形粘结钕铁硼永磁材料,研究了粘结剂对注射成形磁体的磁性能、加工性能及力学性能的影响;分析了硅烷系列的偶联剂、复合润滑剂和抗氧剂等添加剂对注射成形磁体性能的影响。结果表明,用MQP-B快淬钕铁硼磁粉和尼龙12粘结剂制备出了剩余磁感应强度为0.539 T,磁感矫顽力为345.37 k A/m,内禀矫顽力为681.02 k A/m,最大磁能积为47.37 k J/m3的注射成形钕铁硼磁体。     

纳米晶铂钴永磁合金的研究进展

 介绍了铂钴永磁合金的相结构及磁性能,并分析了磁性能与相结构的关系;概述了铂钴合金的制备方法和其典型的永磁性能,对比了国内外铂钴永磁材料的研究进展情况。最新的研究结果表明,铂钴永磁材料为软磁相和硬磁相耦合的微结构,因此铂钴永磁合金为研究纳米晶交换耦合机理提供了一个理想的模型。     

高性能永磁式步进电动机用粘结钕铁硼多极磁环

本文介绍了高性能永磁式步进电动机用粘结钕铁硼多极磁环制备工艺中，（1）专用粘结剂的选择配制；（2）磁粉选择；（3）薄壁磁环自动压制成型；（4）表面防锈处理；（5）多极充磁和（6）磁环转子整体注塑成型等关键工艺的研究结果，并对结果进行了讨论。结果表明在解决了上述工艺问题后，粘结钕铁硼多极磁环的各项性能达到了高性能永磁式步进电动机对其的要求，已替代进口或使原有的电机升级换代。