LaFeSi基合金的微观结构及磁热性质研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fwj108580853
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NaZn13型结构的LaFe13-xSix合金由于具有磁热效应高、居里温度可调和成本低等优点而最具潜力。针对普通LaFeSi磁体退火时间长和致密化难的不足,本文首先通过熔体快淬技术制备了LaFeSi合金薄带,后经放电等离子烧结技术制备块状LaFeSi磁体,重点研究了低熔点晶间相添加对磁体微观结构和磁热效应的影响,主要内容如下:首先,通过电弧熔炼、熔体快淬及后续热处理制备出了具有大磁熵变和磁滞损耗小的LaFe11.85Si1.15合金薄带。研究了不同热处理工艺对合金物相组成、微观结构演变、磁熵变、居里温度及巡游电子变磁转变的影响。研究发现,不同退火时间对合金的1:13相含量和磁热效应影响显著,退火10 h所制薄带的1:13相含量最高,磁熵变最大,其在0-5 T磁场变化下的最大磁熵变和制冷能力分别为20.54J?kg-1?K-1和417.21 J?kg-1,且具有明显的磁场诱导的巡游电子变磁转变现象。退火时间较短不利于1:13相的形成,而过长则会促使1:13相分解。其次,基于LaFe11.85Si1.15合金薄带,通过在放电等离子烧结过程中添加低熔点LaAl相,成功制备出了性能优异的LaFeSi/LaAl磁体,重点研究了不同LaAl添加量和热处理工艺对磁体微观结构和磁热效应的影响。研究发现,适量的LaAl添加能促进包晶反应的进行,获得具有较高1:13相含量的La Fe Si磁体。同时由于Al对包晶反应的不利影响,过量LaAl合金的添加并不利于1:13相的形成。其中,5 wt.%的LaAl添加量最有利于1:13相的形成。热处理工艺研究表明,1050℃/8h和1050℃/10 h退火条件均能制得具有优异磁热性能的La Fe Si磁体。对于LaAl添加量为5 wt.%的SPS LaFeSi磁体,其在0-5 T磁场变化下的最大磁熵变和制冷能力分别可达18.07 J?kg-1?K-1和327.55 J?kg-1。烧结磁体中居里温度TC的变化由Fe-Al原子间的反铁磁相互作用和Fe-Fe原子间的铁磁相互作用的共同作用所致。最后,基于具有高Si含量的LaFe11.3Si1.7和LaAl快淬合金粉末,通过放电等离子烧结技术将其制备成LaFeSi/LaAl磁体。研究发现,低熔点LaAl相的添加有效地促进了1:13相的形成,获得了具有较高1:13相含量的磁体。热处理工艺研究结果表明,退火时间的增加会促使磁体的相变性质由一级相变向二级相变过渡,因此烧结磁体的磁熵变虽然差异很大,但其制冷能力却因磁熵变曲线峰的拓宽而没有明显的降低。其中,1000℃/6 h退火条件下,LaFe11.3Si1.7/LaAl磁体的磁熵变最大,为12.40 J?kg-1?K-1,而退火10 h的磁体的制冷能力最大,为318.40 J?kg-1
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