【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低温制冷，具体涉及一种微合金化的铅基制冷合金及其微球、微球的制备方法和用途。
技术介绍
1、低温制冷技术广泛应用于航空航天、生物医学和前沿科学研究等领域，具有极为重要的战略意义。g-m(gifford-mcmahon)制冷机通过绝热放气原理实现制冷，是目前应用最广泛的低温制冷方式。蓄冷器是g-m制冷机中的储能器，内部填充高热容量的蓄冷填料与制冷循环工质进行热交换。
2、其中，蓄冷材料根据温区不同，其选择也不相同。例如，使用金属网状的铜或不锈钢作为蓄冷材料可以将温度从室温降到50k；而在50k以下的低温区域，铅具有比其它材料更高的体积比热容，且价格低廉，因此10k级低温制冷机中广泛采用铅为蓄冷材料。然而，单质pb的维氏硬度hv0.05为10.0左右，对于制冷机动辄10000h的连续工作而言，如此低的硬度无法保证填料长期服役过程中的结构稳定性。现有方法中通常采用在pb基体中加入5.0-10.0wt.％的sb元素的方式，虽然能够有效提高硬度，但是会降低材料的体积比热容，影响填料的制冷效果。
3、另外，通过雾化法或离心法等手段制备hocu2低温制冷微球已被广泛使用，但对于低熔点、低强度的pb、bi、zn和sn等低温制冷微球，也一直缺乏有效的球化手段。
4、因此，如何提高铅基制冷材料的硬度和塑韧性且不影响其比热，并且提供一种可工业化的高效制球方法，具有非常重要的现实意义。
技术实现思路
1、针对以上问题，本专利技术的目的在于提供一种微合金化的
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种微合金化的铅基制冷合金，所述铅基制冷合金包括主体元素pb、第一合金化元素和第二合金化元素；
4、所述第一合金化元素包括sb；
5、所述第二合金化元素包括ag、te或cu中的任意一种或至少两种的组合；
6、所述铅基制冷合金中按质量百分含量计，包括4.0-4.5wt.％的第一合金化元素，0.30-0.60wt.％的第二合金化元素，余量为pb。
7、本专利技术中，针对pb单质机械强度差，难以面对低温制冷机长期运行考验的问题，通过在pb基体中加入第一合金化元素包括sb以及第二合金化元素ag、te或cu，并严格控制第一合金化元素和第二合金化元素的添加量，即通过微合金化的方法能够将铅基制冷合金的维氏硬度hv0.05显著提高，有效克服了pb球质地软、易变形的缺陷，改善了低温制冷机的免维护性能，且不过多影响材料的比热，保证填料的制冷效果。
8、所述第一合金化元素的质量百分含量为4.0-4.5wt.％，例如可以是4.0wt.％、4.1wt.％、4.2wt.％、4.3wt.％、4.4wt.％或4.5wt.％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；所述第二合金化元素的质量百分含量为0.30-0.60wt.％，例如可以是0.30wt.％、0.40wt.％、0.50wt.％或0.60wt.％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
9、优选地，所述铅基制冷合金的维氏硬度hv0.05为14.0-16.0，例如可以是14.0、14.2、14.4、14.6、14.8、15.0、15.2、15.4、15.6、15.8或16.0，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
10、优选地，所述第二合金化元素中按质量百分含量计，包括0.10-0.30wt.％的ag，例如可以是0.10wt.％、0.12wt.％、0.14wt.％、0.16wt.％、0.18wt.％、0.20wt.％、0.22wt.％、0.24wt.％、0.26wt.％、0.28wt.％或0.30wt.％，0.06-0.20wt.％的cu，例如可以是0.06wt.％、0.08wt.％、0.10wt.％、0.12wt.％、0.14wt.％、0.16wt.％、0.18wt.％或0.20wt.％，0.06-0.10wt.％的te，例如可以是0.06wt.％、0.08wt.％或0.10wt.％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
11、第二方面，本专利技术提供一种铅基制冷合金微球，所述铅基制冷合金微球含有本专利技术第一方面所述微合金化的铅基制冷合金。
12、本专利技术提供的铅基制冷合金微球适用于商业制冷机，具有良好的体积比热容和机械性能，能够达到良好制冷效果的同时满足制冷机连续工作的需要，并且成本低廉，具有经济性。
13、优选地，所述铅基制冷合金微球的粒径为150-500μm，例如可以是150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、220μm、240μm、260μm、280μm、300μm、320μm、340μm、360μm、380μm、400μm、420μm、440μm、460μm、480μm或500μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
14、本专利技术中，在较优条件下，所述粒径为150-500μm的铅基制冷合金微球的收率≥90wt.％。
15、优选地，所述铅基制冷合金微球的流动性为(2.10-2.41)s/50g，例如可以是2.10s/50g、2.20s/50g、2.30s/50g或2.41s/50g，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
16、优选地，所述铅基制冷合金微球的松装密度为6.27-6.60g/cm3，例如可以是6.27g/cm3、6.30g/cm3、6.32g/cm3、6.34g/cm3、6.36g/cm3、6.38g/cm3、6.40g/cm3、6.42g/cm3、6.44g/cm3、6.46g/cm3、6.48g/cm3、6.50g/cm3、6.52g/cm3、6.54g/cm3、6.56g/cm3、6.58g/cm3或6.60g/cm3，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
17、优选地，所述铅基制冷合金微球的振实密度为6.85-7.20g/cm3，例如可以是6.85g/cm3、6.90g/cm3、6.95g/cm3、7.00g/cm3、7.05g/cm3、7.10g/cm3、7.15g/cm3或7.20g/cm3，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
18、第三方面，本专利技术提供一种如本专利技术第二方面所述铅基制冷合金微球的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
19、(1)按照质量百分含量占比将相应的金属单质装入底部设置微孔片的坩埚中，然后进行真空感应熔炼，得到合金熔液；
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【技术保护点】
1.一种微合金化的铅基制冷合金，其特征在于，所述铅基制冷合金包括主体元素Pb、第一合金化元素和第二合金化元素；
2.根据权利要求1所述的铅基制冷合金，其特征在于，所述铅基制冷合金的维氏硬度HV0.05为14.0-16.0。
3.根据权利要求1或2所述的铅基制冷合金，其特征在于，所述第二合金化元素中按质量百分含量计，包括0.10-0.30wt.％的Ag，0.06-0.20wt.％的Cu和0.06-0.10wt.％的Te。
4.一种铅基制冷合金微球，其特征在于，所述铅基制冷合金微球含有如权利要求1-3任一项所述微合金化的铅基制冷合金。
5.根据权利要求4所述的铅基制冷合金微球，其特征在于，所述铅基制冷合金微球的粒径为150-500μm；
6.一种如权利要求4或5所述铅基制冷合金微球的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括步骤(3)：将步骤(2)得到的所述铅基制冷合金微球进行筛分，得到目标粒径的铅基制冷合金微球。
8.根据权利要
9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述真空感应熔炼所施加的加热功率为0.7-1.0kW；
10.一种如权利要求4或5所述铅基制冷合金微球的用途，其特征在于，所述铅基制冷合金微球用于蓄冷材料。
...【技术特征摘要】
1.一种微合金化的铅基制冷合金，其特征在于，所述铅基制冷合金包括主体元素pb、第一合金化元素和第二合金化元素；
2.根据权利要求1所述的铅基制冷合金，其特征在于，所述铅基制冷合金的维氏硬度hv0.05为14.0-16.0。
3.根据权利要求1或2所述的铅基制冷合金，其特征在于，所述第二合金化元素中按质量百分含量计，包括0.10-0.30wt.％的ag，0.06-0.20wt.％的cu和0.06-0.10wt.％的te。
4.一种铅基制冷合金微球，其特征在于，所述铅基制冷合金微球含有如权利要求1-3任一项所述微合金化的铅基制冷合金。
5.根据权利要求4所述的铅基制冷合金微球，其特征在于，所述铅基制冷合...
【专利技术属性】
技术研发人员：莫兆军，王俊峰，沈俊，李炎，李振兴，高新强，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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