【摘 要】
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基于NaZn13型LaFe13?xSix（1.0≤x≤1.6）化合物存在高纯磁热相（1:13相）成相周期长和力学性能差等问题,本文结合熔炼、熔体快淬、高温扩散退火和HPS/SPS技术制备了一系列La-Fe-Si基磁制冷块材,主要的研究内容和结论如下:首先,本文采用1223 K高温SPS和HPS技术制备LaFe11.8Si1.2磁制冷块材,对比分析HPS和SPS样品的1:13相含量及其成分、1:13
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基于NaZn13型LaFe13?xSix（1.0≤x≤1.6）化合物存在高纯磁热相（1:13相）成相周期长和力学性能差等问题,本文结合熔炼、熔体快淬、高温扩散退火和HPS/SPS技术制备了一系列La-Fe-Si基磁制冷块材,主要的研究内容和结论如下:首先,本文采用1223 K高温SPS和HPS技术制备LaFe11.8Si1.2磁制冷块材,对比分析HPS和SPS样品的1:13相含量及其成分、1:13相分解机理以及孔隙率对磁性能、力学性能和导热性能的影响。相比HPS技术,具有快速烧结能力的SPS技术更适合应用于高温烧结制备La-Fe-Si基磁制冷块材。然后,采用1223 K高温SPS技术制备不同初始粉末粒径的LaFe11.8Si1.2磁制冷块材,并与低温HPS技术制备相同粉末粒径的LaFe11.8Si1.2磁制冷块材进行比较。探索了粉末粒径对样品的相组成、孔隙率、显微结构以及磁热性能、力学性能和导热性能的影响。结果表明,孔隙率的降低有利于磁热性能的增强。初始粉末粒径为100～200μm、200～300μm的SPS样品均表现出良好的综合性能,即（-ΔSM）max≈13 J·kg-1·K-1（μ0?H=2 T）、(σbc)max≈220 MPa、λ≈6 W·m-1·K-1。经1073～1223 K高温SPS制备的LaFe11.8Si1.2/10wt%La65Co35复合块材,后续在1323K退火8 h。在后续1323 K退火过程中,La65Co35粘结剂的添加有利于促进1:13相成相,且Co原子扩散进入1:13相中,有利于提高其居里温度。经1223 K高温SPS制备的样品退火后表现出最优的磁热性能和力学性能,其TC为217.8 K,在0～2 T磁场变化下（-ΔSM）max为9.33 J·kg-1·K-1,(σbc)max为540 MPa及对应的最大应变为3.48%。为了进一步提高复合块材的居里温度,采用1123 K高温SPS技术制备的LaFe11.8Si1.2/16wt%La65Co35复合块材,后续在1323 K分别退火0.5～24 h。随着退火时间的增加,1:13相颗粒中Co原子逐渐完成均匀化扩散。短时退火0.5 h,1:13相颗粒形成明显外层含Co原子、心部不含Co原子的核壳结构,样品呈现平台状磁熵变?温度曲线特征;延长退火至24 h,1:13相颗粒中Co原子均匀化,样品呈现窄而高的磁熵变?温度曲线特征。退火后样品的TC在236.5～255.1 K范围内变化、（-ΔSM）max在2.75～8.51J·kg-1·K-1（μ0?H=2 T）范围内变化。
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