室温磁制冷材料Gd与Cu的真空扩散焊工艺研究.pdfVIP

室温磁制冷材料Gd 与Cu 的真空扩散焊工艺研究 李晓慧，吴卫，黄彩霞，董晓兰 西华大学材料学院 四川成都 (610039) 摘 要：由于室温磁制冷材料在磁制冷机工作中存在导热系数不高的问题,致使磁制冷机工 作频率不高,制冷功率低.针对室温磁制冷材料本身导热系数低特点,本文提出了一种新的改 善Gd 导热性能的成型工艺方案-真空扩散焊，并比较了在钆基体上溅射一层铜薄膜和不溅 射薄膜两种条件下的工艺性能。 关键词：磁制冷材料 导热性 扩散焊 入提高 Gd 的换热能力。两种材料的复合 1 序言 涉及到连接的问题,怎样保证两者能有一 磁制冷材料的众多的优点以及它在液 定的连接强度, 同时要求不改变Gd 的磁性 化氢和室温磁致冷如冰箱、空调以及超市 能。真空扩散焊是一种解决方案。 食品冷冻系统等方面具有巨大的市场前景 所谓真空扩散焊工艺是在真空气氛或 并受到全球广泛的关注,美、日、荷、法等 者惰性气体保护下,在尽量使母材不出现 发达国家投入了大量人力物力进行研究开 塑性变形的程度下加压,使母材紧密接触, 发,尤以美国在应用方面做得比较出色. 国 利用界面上出现的原子扩散实现结合,得 内对此给与了广泛的关注和极大的重视， 到光洁致密,具有较高强度的优质连接接 特别是以中科院物理所、南京大学、北京 头的先进工艺方法[5] .真空扩散焊设备主 科技大学、包头稀土研究院、西华大学等 单位为代表在此领域已经开展了较深入的 要包括真空室,真空系统,加热系统,加压系 研究工作. 统和测量控制系统. 2005 年,瑞士举行的首届室温磁制冷 真空扩散焊主要用于异种难焊材料的 会议指出室温磁制冷技术研究的方向主要 焊接，山东大学的李亚江，王娟等人研究 集中在绝热温差( ∆T ) 的直接测量、制冷机 [6−8] 了 Mg/Al,Cu/Al 以及Fe Al /Q235 之 结构和热交换以及如何用钕铁硼设计出更 3 间的扩散焊连接，但目前还没有任何关于 大的磁场(2T) [1−2] .本文就改善磁制冷材料 钆和其他金属之间扩散焊工艺方面的报 Gd 与外界流体热交换的成型问题进行研 道。本实验借鉴文献[6-8]的实验方法，初 究。 步成功实现了钆和铜之间的扩散焊连接。 美国Ames 实验室设计的往复式室温 2 实验 磁制冷样机使用 1.5Kg 的钆球（直径0.15 实验采用纯度为 99.5%的纯钆和厚度 [3] －0.3mm ），获得了0.17Hz 的制冷频率 。 为0.05mm 的铜箔为原材料.两种材料的热 提高频率的有效途径就是换热流体能在最 物理性能如下图所示：我们可以看到