A、永磁材料
稀土永磁材料已经历了Sm-Co5,Sm2Co17以及Nd2Fe14B3个发展阶段,目前烧结NdFeB稀土永磁的磁能积已高达432KJ/m3 (54MGOe),接近理论值512KJ/m3(64MGOe),并已普遍获得推广应用。作为粘结磁体原料的快淬NdFeB磁粉晶粒尺寸约为20-50nm的纳米微晶稀土永磁材料,美国MQI公司年产量已达4500吨/年。目前研究方向是探索新型永磁材料如Sm2Fe17Nx,Sm2Fe17C化合物,以及研制纳米复合稀土永磁材料。研究结果表明,快淬NdFeB合金簿带中铁磁相Nd2Fe14B呈等轴纳米晶,平均晶粒尺寸约为30nm晶粒,外覆一层厚约为1-2nm的富Nd缺B的非晶相。近年的研究热点是将永磁相和软磁相在纳米尺度范围内进行复合,旨在获得兼备高饱和磁化强度、高矫顽力二者优点的新材料。理论研究表明稀土永磁向的晶粒尺寸只有低于20nm时,通过交换复合才有可能增大剩磁值。资料报道双相交换偶合的低钕低成本纳米晶NdFeB粘接永磁体己经通过鉴定并投入生产应用。世界上正在开发超高磁能积第四代稀土永磁材料。
B、磁致冷材料(又称工质)
20世纪80年代采用 Gd3Ga5O12(GGG)型的顺磁性石榴石化合物成功应用于1.5—15K的磁制冷:90年代用Fe离子取代部分Gd离子,由于Fe离子与Gd离子间存在超交换作用,使局域磁矩有序化,构成磁性纳米团簇,当温度高于15K时磁熵变高于GGG,成为15-30k温区较好的磁致冷工质。
我国对稀土类钙钛矿型化合物LaCaMnO进行了大量研究,获得了一些磁熵变较大、居里点可调、价格相对便宜的材料,如能解决居里点上调到室温时磁熵变大幅下降的问题,该类工质则有应用前景。
1997年Gschniedner等发表了Gd5(Si2Ge2)化合物的磁熵变高于Gd的一倍;用Gd做工质磁制冷样机业已安全运行了一年半以上。这两大突破性进展给室温磁致冷走向实用化亮出了曙光。我国利用国产原料研制成功Gd5(Si2Ge2)类型化合物,四川大学还研制出GdSiGeX四元合金(已申请专利),正在进行稀土纳米合金的研究,旨在进一步提高居里点和磁熵变值以及降低成本。据文献称,研制的稀土纳米低磁场室温磁制冷材料的制冷能力比微米级材料提高二倍。
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