磁制冷是一种新的制冷方式,具有效率高、耗能低、无污染、安全等优点,是真正意义上的"绿色"环保产品,其卡诺循环效率可达60%,大大高于传统的氟氯烃制冷产品。室温磁制冷技术可以应用于家庭、汽车、超级市场、食品工业、医疗卫生事业等领域使用的制冷器,具有很广泛的应用前景。由于稀土元素的特性,室温磁制冷主要是以稀土金属钆(Ga)和镧(La)及其化合物作为磁制冷工作物质,稀土磁制冷技术的开发,有利于整个稀土家族的各元素的平衡使用,延伸稀土产业链,提高稀土产品的附加值。
稀土磁制冷技术的开发项目的主要研发内容有:室温磁制冷材料的研制,室温磁制冷所用的磁场系统的设计,室温磁制冷材料测量仪器的研制,室温磁制冷样机的研究等,该项目对室温磁制冷进行了系统的研究,是多学科的综合性研究、开发项目,课题组先后研制了十多类Ga系室温磁制冷材料,用稀土永磁NdFeB设计、研制了各类室温磁制冷机用的高性能磁场系统,并同时为国内外多家高校、科研单位研制了所需要的NdFeB永磁磁场系统,研制了以磁液体作为磁制冷工作物质(磁工质)的室温磁制冷样机和以稀土金属Ga为磁工质的室温磁制冷样机。
钕铁硼稀土永磁材料由于材料具有优异的磁性能、价格低等特点,使得钕铁硼永磁材料得到了迅速发展。本项目在保证磁体具有高的磁能积的前提下,提高了磁体的矫顽力,获得高的矫顽力的高档钕铁硼永磁材料。
本项目通过优化双合金的成分及配比及工艺条件,采用有机添加剂提高磁体的取向度,获得了最大磁能积412.3kJ/m3(51.8MGOe), jHc=987kA/m(12.4kOe)的高性能钕铁硼磁体。通过添加微量镝、铌、铝等元素在几乎不降低剩磁的情况下提高了磁体矫顽力,得到了Br=1.14T(14.22kG),jHc=1131kA/m(14.22kOe), (BH)max=376.5kJ/m3(47.3MGOe)的高性能钕铁硼磁体,产品性能达到国内同类产品先进水平。该成果的产品可广泛应用于计算机、核磁共振成像、电机、通讯等行业。由于产品具有高的磁性能,大大缩小了应用器件的体积和重量,具有广阔的应用前景。由于该新产品比低性能的普通产品所用的稀土资源少,磁性能高,充分而有效地利用了宝贵的稀土资源,这对于稀土资源的可持续利用具有重要的作用。
“镍锰镓新型功能材料的研制”是包头市科技局下达的重大工业科技项目。本项目重点研究了镍锰镓材料的制备工艺、相变行为、力学性能以及成分对材料性能的影响和稀土元素在合金中的作用。
镍锰镓磁性材料是一种新型智能材料,它的功能和作用与普通形状记忆合金、压电材料、磁致伸缩材料类似,记忆材料要形成产业化走向市场,主要是考验材料的回复应变和响应频率,同时价格相对要低。普通形状记忆合金具有最大的回复应变,但存在响应频率低,许多尖端和重要领域无法应用;压电材料虽具有高的响应频率,但回复应变很小;磁致伸缩材料具有综合优点,响应速度快,频率宽,但价格昂贵。我院研制的镍锰镓磁性材料克服以上各种材料的不足,现正在研制响应速度快、响应频率宽,价格低廉镍锰镓磁性材料,这种材料一旦应用,将会比普通形状记忆合金、压电材料、磁致伸缩材料有更好的使用性能和应用前景。