【摘 要】
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LaFe13-xSix材料是极具前景的磁制冷材料,但其存在高纯1:13型相制备周期长、力学性能差等问题,严重限制了其商业化应用进程。本文以获得磁热性能优良、力学性能优异及热导率良好的室温磁制冷材料为目标,结合速凝铸片法、放电等离子烧结（SPS）技术以及扩散退火工艺,缩短材料制备周期,并制备出综合性能良好的La-Fe-Si/Ce-Co磁制冷复合块材。论文的主要内容及结论如下:为缩短高纯1:13相制备
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LaFe13-xSix材料是极具前景的磁制冷材料,但其存在高纯1:13型相制备周期长、力学性能差等问题,严重限制了其商业化应用进程。本文以获得磁热性能优良、力学性能优异及热导率良好的室温磁制冷材料为目标,结合速凝铸片法、放电等离子烧结（SPS）技术以及扩散退火工艺,缩短材料制备周期,并制备出综合性能良好的La-Fe-Si/Ce-Co磁制冷复合块材。论文的主要内容及结论如下:为缩短高纯1:13相制备周期,采用速凝铸片法制备了LaFe11.8Si1.2合金铸片,并对后续退火工艺进行优化。铸片在1373 K×10 h热处理后,能获得89.40wt%的1:13相且具有优异磁热性能:在0-2 T外加磁场下,其最大磁熵变（-ΔSM）max为16.89 J·kg-1·K-1。为改善材料力学性能,以优化后的LaFe11.8Si1.2退火铸片为原料,添加Ce60Co40合金作为粘结剂,采用SPS技术在1173 K/50 MPa/5 min的条件下制备了LaFe11.8Si1.2/Ce60Co40复合块材。同时,阐明了烧结反应对La-Fe-Si/Ce-Co块材组织及性能的影响机制。为提高1:13相含量并改善性能,LaFe11.8Si1.2/Ce60Co40烧结块材在1323 K下进行扩散退火处理。研究表明,仅有合适的热处理时间可以提高1:13相含量。热处理24 h后,1:13相含量最高（89.14wt%）,Ce、Co原子扩散是相转变的关键原因。同时,通过控制退火时间可以调节Co元素的扩散量,从而实现对磁性能的调控。经退火12 h后的样品TC=202 K,并表现出良好的综合性能,即在0-2 T的磁场变化下,（-ΔSM）max为9.30J·kg-1·K-1,制冷能力RC为108 J·kg-1;同时,最大抗压强度((σbc)max=402 MPa)及热导率(λ=8.68 W·m-1·K-1)比大多数已报道的热压烧结制备的La-Fe-Si基块材优异。为进一步改善样品磁性能,采用Ce50Co50合金作为粘结剂,在1223 K/50 MPa/5 min的条件下SPS烧结制备了LaFe11.8Si1.2/xwt%Ce50Co50（x=0、5、10及15）复合块材,并对块材进行1323 K×12 h退火处理。研究表明,添加适量（5wt%、10wt%）的Ce50Co50粘结剂,可以提高1:13相含量至90wt%以上。同时Ce、Co元素的扩散改善了样品TC及磁热性能。其中,添加10wt%粘结剂的块材具有～91wt%的1:13相,且TC=218 K,并表现出较好的综合性能,即在0-2 T磁场作用下,（-ΔSM）max为8.01 J·kg-1·K-1,同时RC为110 J·kg-1,(σbc)max与ε分别为265 MPa与3.43%,且室温下λ为7.18 W·m-1·K-1。本论文工作为制备高性能磁制冷复合块材提供了一定的理论与实验依据。
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