包含稀土元素的合金,其生产方法,磁致伸缩器件,以及磁性冷冻剂材料技术

制造式Ｒ（Ｔ↓［１－ｘ］Ａ↓［ｘ］）↓［１３－ｙ］（其中Ｒ表示至少一种选自Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｇｄ和Ｌｕ的物类；Ｔ表示至少一种选自Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｐｔ和Ｐｄ的物类；且Ａ表示至少一种选自Ａｌ、Ａｓ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｓｎ和Ｓｂ的物类（０．０５≤ｘ≤０．２；且－１≤ｙ≤１））所代表的含ＲＥ合金的方法，该方法包括：在１２００℃至１８００℃的温度下熔融合金原材料的熔融步骤；和快速骤冷通过上述步骤制得的熔融金属、从而形成第一含ＲＥ合金的固化步骤，其中该固化步骤是在１０↑［２］至１０↑［４］℃／秒的冷却速率下进行的，所述冷却速率是至少在熔融金属温度至９００℃的范围内测量的。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造包含稀土元素的合金(以下简称为含RE合金)的方法、涉及含RE合金、涉及制造含RE合金粉末的方法、涉及含RE合金粉末、涉及制造烧结的含RE合金的方法、涉及烧结的含RE合金、涉及一种磁致伸缩器件、并涉及一种磁性冷冻剂。更特别地，本专利技术涉及制造一种适用于生产磁致伸缩器件、磁性冷冻剂等的NaZn13型含RE合金的方法。
技术介绍
使用一种通过施加磁场产生张力的磁致伸缩器件作为磁致伸缩传感器、磁致伸缩振动器和类似器件，用以产生或精确检测位移。通常，使用含RE的金属间化合物例如TbFe2、DyFe2、以及SmFe2作为磁致伸缩材料。然而，这些金属间化合物仅产生微细位移，并且难以精确控制所产生的位移。因此，这些化合物不能被应用到用以控制微细位移的磁致位移器件。同时，已知GGG(镓钆石榴石)是可被用于磁致冷机或类似装置的磁性冷冻剂。然而，GGG尚未被用于商业产品中，因为在施加永磁体所提供的弱磁场时其冷冻效率差。近年来，已经发现具有NaZn13相的含RE合金(以下简称“NaZn13型含RE合金”)具有大的磁张力和高的磁致热效应。由于这些性质，这种类型的合金被认为是备选的磁致伸缩材料、磁性冷冻剂等。具体来说，公开了La(FeaSi1-a)13(0.84≤a≤0.88)在200K温度下在≥4T条件下的磁致张力高达约0.4％(参阅例如非专利文献1)。还已经公开了当通过氢吸收或类似处理将上述化合物转化为La(FeaS1-a)13Hb(0.84≤a≤0.88，1.0≤b≤1.6)时，可以将居里温度控制在高水平，并可以将磁致热效应保持在高水平(参阅例如非专利文献2)。通常如下制造NaZn13型含RE合金La(FeaSi1-a)13(0.84≤a≤0.88)称重合金原材料(例如高纯度La、Fe、Si等)，以达到所需要的合金组成并混合；通过电弧熔炼熔融该混合物；加热该产物相当长的时间(例如，在1050℃的温度下加热1000小时)以除去不需要的相(参阅例如非专利文献2)。在制造NaZn13型含RE合金的常规方法中，用以除去不需要的相的长期热处理步骤降低了产率，并增加了NaZn13型含RE合金的生产成本、使用该合金的器件的成本、以及使用该合金的其他产品的成本。在具有NaZn13结构的含RE合金中，已经发现随着外磁场的变化La-Fe-Si合金显示出伴随着大的熵变的磁性相变，并且在磁致热效应中没有温度滞后现象。由于这些性质，这种类型合金被认为是备选的磁性冷冻剂。可以通过将氢吸收进合金控制La-Fe-Si合金的磁性相变温度，并且即使当氢气被吸收时其熵变也不会减少(参阅非专利文献2)。因此，当合金的磁性相变温度被控制在大约室温并且使用永磁体产生磁场时，可以使用可在大约室温下工作的合金作为磁性冷冻剂。此外，这类合金在施加外磁场下显示出大的、各向同性的体积变化，被认为是备选的磁致伸缩材料(参阅非专利文献1)。制造具有NaZn13结构的La-Fe-Si合金的常规方法包括电弧熔融原材料金属(即，La、Fe、和Si)以形成合金锭；在惰性气氛中在1000至1200℃的温度下加热该合金锭240小时至1000小时，从而形成母合金；重新熔融该母合金；在用于冷却的气氛中粉碎生成的熔融合金，从而制造球形颗粒；并将氢气吸收到颗粒中，从而将磁性相变温度控制在预定的水平(参阅专利文献1)。然而，上述制造含RE合金粉末的常规方法存在缺点。即，由于该方法包括长时间处理和两个熔融步骤，因而即使使用廉价的材料，其生产成本也会增加并且合金的氧含量也会增加。Maya FUJITA和Kazuaki FUKAMICHI，Itinerant-ElectronMetamagnetic La(FexSil-x)13Compounds，“Solid-State Physics”，第37卷，第6期，(2002年)，第419-427页[非专利文献2]Maya FUJITA，Shun FUJIEDA和Kazuaki FUKAMICHI，LargeMagnetic Volume and Magnetocaloric Effect of Itinerant-ElectronMetamagnetic La(FexSil-x)13Compounds，“Materia”，第41卷，第4期，(2002年)，第269-275[专利文献1]日本专利申请公开案第2003-96547号[本专利技术要解决的问题]本专利技术是在这种情况下进行构思的。因此，本专利技术的一个目的在于提供一种无需进行长时间的热处理步骤的、高效率地制造NaZn13型含RE合金的技术。本专利技术的另一个目的在于提供一种通过该技术制造的NaZn13型含RE合金。本专利技术的又一个目的在于提供一种由该NaZn13型含RE合金制造的磁致伸缩器件。本专利技术的又一个目的在于提供由该NaZn13型含RE合金制造的磁性冷冻剂。此外，本专利技术的一个目的在于提供含RE合金粉末，这种粉末可容易地粉化，不过于脆弱的，并且可以以较低的成本在短时间内制造，并且不会增加含RE合金粉末的氧含量；或者提供用作磁性冷冻剂或磁致伸缩材料的合金的烧结制品。本专利技术的专利技术人为解决上述问题进行了广泛的研究，并且已经发现了如下制造含RE合金的方法、含RE合金、制造含RE合金粉末的方法、含RE合金粉末、制造烧结的含RE合金的方法、烧结的含RE合金、磁致伸缩器件、和磁性冷冻剂。本专利技术包含下述(1)至(22)项。(1)制造式R(T1-xAx)13-y(其中，R表示至少一种选自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Gd和Lu的物类；T表示至少一种选自Fe、Co、Ni、Mn、Pt和Pd的物类；且A表示至少一种选自Al、As、Si、Ga、Ge、Mn、Sn和Sb的物类(0.05≤x≤0.2；且-1≤y≤1))所代表的第一含RE合金的第一方法，包括在1200℃至1800℃的温度下熔融合金原材料的熔融步骤；和快速骤冷上述步骤所生产的熔融金属，从而形成第一含RE合金的固化步骤，其中该固化步骤是在102至104℃/秒的冷却速率下进行的，所述冷却速率是至少在熔融金属温度至900℃的范围内测量的。(2)根据(1)的含RE合金的制造方法，其中在熔融步骤中，在惰性气氛中在0.1至0.2MPa的条件下熔融合金原材料。(3)根据(1)的第一含RE合金的制造方法，其中在固化步骤中熔融金属是通过带铸、新离心铸造、和离心铸造的任一种快速骤冷的。(4)根据(3)的第一含RE合金的制造方法，其中在固化步骤中熔融金属是通过带铸快速骤冷的，从而得到厚度为0.1μm至2.0mm的带条。(5)制造第二含RE合金的第二方法，包括根据(1)的用于制造第一含RE合金的熔融步骤和固化步骤，以及于900至1200℃加热通过固化步骤制造的第一含RE合金、从而形成NaZn13相的热处理步骤。(6)根据(5)的制造第二含RE合金的第二方法，其中通过热处理步骤形成NaZn13相，该热处理步骤的进行时间为1分钟至200小时。(7)根据(6)的制造第二含RE合金的第二方法，其中热处理在1080℃至1200℃下进行3至42小时。(8)可通过(1)至(4)任一项的方法得到的第一含RE合金。通过本专利技术的制造第一含RE合金的第一方法(即上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.制造式R(T1-xAx)13-y(其中R表示至少一种选自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Gd和Lu的物类；T表示至少一种选自Fe、Co、Ni、Mn、Pt和Pd的物类；且A表示至少一种选自Al、As、Si、Ga、Ge、Mn、Sn和Sb的物类(0.05≤x≤0.2；且-1≤y≤1))所代表的含RE合金的方法，该方法包括在1200℃至1800℃的温度下熔融合金原材料的熔融步骤；和快速骤冷通过上述步骤制得的熔融金属、从而形成第一含RE合金的固化步骤，其中该固化步骤是在102至104℃/秒的冷却速率下进行的，所述冷却速率是至少在熔融金属温度至900℃的范围内测量的。2.根据权利要求1的制造含RE合金的方法，其中在熔融步骤中，在惰性气体气氛中于0.1至0.2MPa的压力下熔融合金原材料。3.根据权利要求1的制造第一含RE合金的方法，其中在固化步骤中，通过带铸、新离心铸造和离心铸造的任一种方法快速骤冷熔融金属。4.根据权利要求3的制造含RE合金的方法，其中在固化步骤中通过带铸快速骤冷熔融金属，从而获得厚度为0.1至2.0mm的带。5.制造含RE合金的方法，该方法包括根据权利要求1的用于制造含RE合金的熔融步骤和固化步骤，以及在900至1200℃加热通过固化步骤制造的含RE合金、从而形成NaZn13相的热处理步骤。6.根据权利要求5的制造含RE合金的方法，其中通过热处理步骤形成该NaZn13相，该热处理步骤进行1分钟至200小时的时间。7.根据权利要求6的制造含RE合金的方法，其中所述热处理是在1080℃至1200℃的温度下进行3至42小时。8.一种可通过权利要求1至4任一项的方法获得的含RE合金。9.一种含RE合金，它是由式R(T1-xAx)13-y(其中R表示至少一种选自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Gd和Lu的物类；T表示至少一种选自Fe、Co、Ni、Mn、Pt和Pd的物类；且A表示至少一种选自Al、As、Si、Ga、Ge、Mn、Sn和Sb的物类(0.05≤x≤0.2；且-1≤y≤1))表示的，且其包含具有相对较高稀土金属(R)含量的富R相和具有相对较低稀土金属(R)含量的贫R相，其中富R相和贫R相以0.01至100μm的相间距分散10.一种含RE合金，它是由式R(T1-xAx)13-y(其中R表示至少一种选自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Gd和Lu的物类；T表示至...

【专利技术属性】
技术研发人员：中岛健一朗，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：