高致密La-Fe-Si基磁制冷材料的SPS制备与性能研究

【作者】 吴思梦； 董旭涛； 钟喜春； 黄焦宏； 张虎； 钟明龙； 钟震晨； 余红雅； 张辉； 刘仲武；

【机构】 华南理工大学材料科学与工程学院； 包头稀土研究院； 北京科技大学材料科学与工程学院； 江西理工大学材料科学与工程学院；

【摘要】 作为基于"磁热效应"的一种新兴技术磁制冷,由于其具有绿色环保、高效节能等独特优点,在室温制冷领域被寄予厚望。在众多的磁制冷材料体系中,NaZn₁₃型La-Fe-Si基化合物由于其低成本、无毒性、居里温度连续可调且具有大磁熵变,被认为是最具应用潜力的室温磁制冷材料之一。具有巨磁热效应的三元La(Fe_xSi_1-x)₁₃ （0.85≤x≤0.9）合金由于存在居里温度远低于室温,成相困难,本征脆性大等问题,严重限制了其在近室温领域的商业化应用。针对此问题,采用熔体快淬工艺结合放电等离子烧结技术不仅能够缩短La-Fe-Si基磁制冷材料的制备时间,而且能制备出具有特定形状、高致密度,磁学性能良好的块体材料,这对于解决高性能NaZn₁₃型La-Fe-Si基磁制冷材料的因其本征脆性而限制其商业化应用具有重要意义。本研究中,采用La Fe_11.6Si_1.4粉末（90wt.%,粒径<100um）与Pr₂Co₇粉末（10wt.%,粒径<30um）均匀混合的复合粉,在800-1100℃下进行放电等离子烧结,再将其进行1050℃/24h热处理。实验发现,在1000℃下烧结得到的高致密La-Fe-Si基磁制冷材料组织较为均匀,1:13主相含量达90%,居里温度达到290K,磁熵变为2.3J/（kg·K）@2T,致密度达到96.75%。相比传统的制备方法,该制备方法大大缩短了材料制备时间,一定程度上节约了时间和成本,有利于其在商业化的应用。更多还原