1.一种固体磁制冷材料,其特征在于:该材料为铁磁性材料,由Yb、Ho、Mn、O四种元素组成,化学式为Yb1-xHoxMnO3,x的取值范围为0.01<x<0.99;该材料晶相为六方晶系,空间群为P63cm,且随着Ho含量的增加,其晶格常数a单调增加;该材料在外磁场作用下诱导发生反铁磁-铁磁(AFM-FM)二级相变,相变过程中产生磁熵变,实现磁制冷作用。
2.一种如权利要求1所述固体磁制冷材料的制备方法,其特征在于:采用固相反应法烧结得到,制备过程具体包括如下步骤:
1)按照一定比例称量好Yb2O3、Ho2O3和MnCO3粉末,所述Yb2O3、Ho2O3和MnCO3摩尔比例为1-x:x:1,其中0.05
2)将准备好的Yb2O3、Ho2O3粉末分别置于加热炉中预热,预热温度为200-300℃,预热时间为2-8h,以去除其中的水分;
3)将步骤2)中得到的两种粉末与MnCO3粉末混合;
4)使用行星式球磨机对步骤3)中得到的混合粉末进行球磨2-5h;
5)将步骤4)中得到的混合粉末置于铂坩埚中进行煅烧,煅烧温度为1100-1300℃,时间为20-40h,使其各组分混合均匀;
6)将步骤5)得到的产物冷却后,在30-80Mpa的压强下冷压成型;
7)将步骤6)得到的产物进行烧结,烧结时间为18-36h,烧结温度为1300-1500℃,烧结气氛为空气氛围;
8)将步骤7)烧结后的产物自然冷却到室温,使其中金属元素得到充分氧化。
3.根据权利要求2所述的固体磁制冷材料的制备方法,其特征在于:所述烧结过程在马弗炉中进行。
4.一种固体磁制冷材料,其特征在于:
所述材料由Yb、Ho、Mn、O四种元素组成;且
该材料的化学式为Yb1-xHoxMnO3,其化学式中x的取值范围为0<x<1;且该材料的晶相为六方晶系,空间群为P63cm;且该材料为块体铁磁性材料,在一个维度上Yb、Ho元素的含量是逐渐变化的,且Yb、Ho元素的含量的变化趋势是相反的,Mn元素的含量是均匀分布的;在与所述维度垂直的任一平面内组成该材料的各元素是均匀分布的,且在所述平面内Yb、Ho元素的摩尔含量百分比之和等于Mn元素的摩尔含量百分比;且所述Yb1-xHoxMnO3随着Ho含量的增加,其晶格常数a单调增加;且所述Yb1-xHoxMnO3在外磁场作用下诱导发生反铁磁-铁磁(AFM-FM)二级相变,相变过程中产生磁熵变,实现磁制冷作用。
5.根据权利要求4所述的固态磁制冷材料,其特征在于:该材料在一个维度上,化学式Yb1-xHoxMnO3中x的取值由0逐渐增加到1。
6.一种如权利要求4或5所述的固体磁制冷材料的制备方法,其特征在于:所述材料采用固相反应法烧结得到,制备过程具体包括如下步骤:
1)按照一定比例称量多组Yb2O3、Ho2O3和MnCO3粉末,所述Yb2O3、Ho2O3和MnCO3摩尔比例为
1-x:x:1,各组粉末中x成等差数列分布,各种粉末纯度均不低于99.9%;
2)将准备好的各组Yb2O3、Ho2O3粉末分别置于加热炉中预热,预热温度为200-300℃,预热时间为2-8h,以去除其中的水分;
3)将步骤2)中得到的各组粉末分别与MnCO3粉末混合;
4)分别使用行星式球磨机对步骤3)中得到的各组混合粉末进行球磨2-5h;
5)将步骤4)中得到的各组混合粉末分别置于铂坩埚中进行煅烧,煅烧温度为1100-
1300℃,时间为20-40h,使其各组分混合均匀;
6)将步骤5)得到的各组产物冷却后,分别在30-80Mpa的压强下冷压成薄片状;
7)将步骤6)得到的各组产物分别进行烧结,烧结时间为18-36h,烧结温度为1300-1500℃,烧结气氛为空气氛围;
8)将步骤7)烧结后的产物自然冷却到室温,使其中金属元素得到充分氧化;
9)将得到的不同Ho含量的薄片按照x值逐渐增大的次序叠放在一起,再次施加30-
80Mpa的压强进行冷压;
10)然后再次进行烧结工艺:在空气氛围中烧结,烧结时间为4-32h,烧结温度为1300-
1500℃;
11)在空气氛围下自然冷却得到Yb、Ho成分渐变的Yb1-xHoxMnO3磁制冷材料。
7.一种磁制冷器,含有固体磁制冷材料,以及永磁体或电磁体或超导电磁体,其特征在于:所述固体磁制冷材料为如权利要求1或4或5任一所述固体磁制冷材料。