基于热压与晶界扩散的La（Fe,Si）₁₃基磁热复合材料的制备与性能研究

【作者】 钟喜春； 彭得然； 董旭涛； 吴思梦； 黄焦宏； 张虎； 余红雅； 张辉； 焦东玲； 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；

【摘要】 磁制冷作为一项高新绿色制冷技术,具有广泛的应用前景。NaZn₁₃型LaFeSi基合金由于其原材料成本低廉、无毒性、居里温度连续可调,是最有希望实用化的室温磁制冷材料之一,但制备加工问题已经成为其推广应用的瓶颈。如何实现在LaFeSi基材料成形加工过程中既能保持较高的机械强度与大磁热效应,又能抑制或消除其热/磁滞,同时还具有良好的导热性能?本研究提出了通过热压烧结制备LaFeSi基复合磁制冷材料并采用高温扩散退火热处理对其性能进行调控的新思路。系统研究了LaFeSi基合金颗粒大小与RE-Co低熔点合金含量、稀土RE与Co的晶界扩散对LaFeSi基复合材料的磁性、热/磁滞的影响规律及作用机理。实验发现（Fig.1）,采用RE-Co合金粘结剂低温热压成型,高温扩散热处理后,粘结剂不仅有效的提高了材料的力学性能,同时扩散热处理后,Co原子的扩散对1:13相结构产生影响。例如,LaFe_11.6Si_1.4/16wt.%La₇₀Co₃₀复合材料的居里温度由～199 K提升至～238 K,在0-2 T外磁场下,最大磁熵变由5.62 J/kg·K提升至9.17 J/kg·K。而LaFe_11.6Si_1.4/10wt.%Ce₂Co₇复合材料的居里温度从～199 K提升至～289 K,在0-2 T外磁场下,最大磁熵变仍然达到5.01 J/kg·K。更多还原