Gd5Si2Ge2是在1997年AmesLab报道的一种优秀的室温磁致冷材料，由于这种材料在居里温度附近发生一级磁晶相变，使得这种材料的最大磁熵变是稀土金属钆的两倍，出现了巨磁热效应。但是这种巨磁热效应受原料钆纯度的影响，采用低纯钆制备的这种合金相对于高纯原料合金磁热效应大幅度降低，仅与普通金属钆相当，而4N级高纯钆其成本是2N级普通钆的几十倍，材料成本高.同时该材料属于金属间化合物，材料的脆性大，难于加工成型，针对这些问题，本文采用2N级低纯钆为原料，分别采用电弧熔炼、中频感应熔炼，快淬薄带三种不同工艺制备Gd5Si2Ge2化合物，通过对不同制备工艺以及合金晶体结构的研究，得到合适的制备工艺，提高低纯原料合金的磁热性能，降低Gd5Si2Ge2材料的制备成本。 电弧熔炼是实验室普遍采用的一种制备材料的方法，这种方法操作简单，制备周期短，容易获得高真空以及较高的熔炼温度，但是由于电弧熔炼的加热方式不均匀，给材料带来了一定程度的偏析，需要经过多次翻熔。经过XRD分析，发现电弧熔炼样品包括Gd5Si2Ge2-型单斜相、Gd5Si4-型正交相以及少量的Gd5(Si,Ge)3、Gd(Si,Ge)相。最大等温磁熵变为7.25J/kg.K，居里温度298K，磁化曲线没有出现一级相变特征。 中频感应熔炼是工业生产上普遍采用的冶炼工艺，这种方法适于熔炼大质量的块状材料，在真空条件下对材料进行一定时间的精炼，在电磁搅拌的作用下使材料各组元充分反应，浇注模通常采用水冷，冷却速度快。感应熔炼制备好的样品通过XRD、磁热性能检测，发现该样品与电弧熔炼样品类似，包括Gd5Si2Ge2-型单斜相、Gd5Si4-型正交相以及少量的Gd5(Si,Ge)3、Gd(Si,Ge)相，其中Gd5Si2Ge2-型单斜相为主相，磁化曲线形状表现为一级磁晶相变，最大等温磁熵变为17.5J/kg.K，居里温度273K。 快淬薄带熔炼工艺特点是冷却速度非常快，可以达到103K/S，是另两种工艺冷却速度的近百倍。分析结果表明，该样品属Gd5Si4-型正交单相组织，磁化曲线与电弧熔炼样品相似，最大等温磁熵变为8.3J/kg.K，居里温度303K。 针对样品显微结构中出现的大量规则“线条”状特征组织，本文研究了不同冷速对合金样品显微结构及相组成的影响，通过对各样品的对比分析，认为该“线条”状特征组织属Gd5Si4-型正交相。 通过本课题的研究可以得出以下结论，通过电弧熔炼、中频感应熔炼，快淬薄带三种不同工艺的对比发现，不同的凝固速度决定了Gd5Si2Ge2合金样品中的最终相组成。在冷却速度最快的薄带样品中出现了Gd5Si4-型正交单相组织，相变类型为典型的二级相变。同时本文以2N级普通金属钆为原料，采用感应熔炼工艺制备出了具有巨磁热效应的Gd5Si2Ge2合金，其磁热性能接近高纯原料Gd5Si2Ge2合金，相对于高纯原料合金，在保持其磁热性能的前提下，合金成本大幅降低。