[发明专利]一种通过添加LaAl低熔点相提高LaFeSi磁热性能的方法

说明书

本发明涉及一种通过添加LaAl低熔点相提高LaFeSi磁热性能的方法，其步骤为：(一)选取单质元素：按化学计量法分别配比LaFe_13‑xSi_x（x=1.0~1.6）合金和La_0.77Al_0.23合金；(二)电弧熔炼：将配好的原料分别在高纯Ar气氛下进行电弧熔炼，其中合金试样需反复熔炼5‑6次以确保成分均匀；(三)熔体快淬：将熔炼好的合金在高纯Ar气氛下经熔体快淬技术制成薄带；(四)机械混合：将两种合金薄带研磨成粉后，按一定比例经混合机混合均匀；(五)放电等离子烧结（SPS）：利用放电等离子烧结技术将混合粉末制成块体；(六)热处理：将制好的放电等离子烧结磁体进行高温退火和水淬处理。

技术领域

本发明涉及LaFeSi磁制冷合金的制备及其性质研究，尤其涉及一种通过添加LaAl低熔点相提高LaFeSi磁热性能的方法。

背景技术

随着科技水平的发展和社会的日益进步，制冷技术的应用越来越广。从工农业生产、建筑、医疗卫生和食品加工等日常生活到国防、电子机械和现代科学等尖端科技领域无一不体现着制冷技术的重要性。目前所用到的制冷技术主要是传统气体压缩制冷。然而，由于气体压缩制冷不仅制冷效率低、能耗大，更重要的是气体压缩制冷所用到的氟利昂制冷剂会破坏臭氧层且产生温室效应。因此，亟待解决的是寻找一种高效、环保的制冷技术以替代当前的气体压缩制冷。磁制冷技术是基于材料磁热效应的一种新型制冷方式。与传统气体压缩制冷相比，磁制冷因高效节能、绿色环保、噪音小和便于维修等特点而备受关注。其中，NaZn₁₃型LaFe_13-xSi_x合金因大的磁热效应、低成本和宽的温度范围而最具潜力。

放电等离子烧结是利用焦耳热和放电产生的放电热烧结，相比传统烧结具有升温速率快、烧结时间短等特点，能有效提高磁体的致密化程度，广泛应用于复合材料、功能梯度材料和纳米材料的制备。传统熔炼方式制备LaFe_13-xSi_x合金需要长时间的高温热处理，不仅制备周期长、成本增加，而且不易加工成型。

本发明采用低熔点LaAl合金作为烧结助剂，结合放电等离子烧结技术，可制备出具有优异磁热性能和高致密度的LaFeSi磁体，其因磁热性能高、制备周期短和成本低等特点而具有较大的潜在应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种通过添加LaAl低熔点相提高LaFeSi磁热性能的方法，它具有周期短、磁热性能优异和能耗低等优点。

本发明是这样来实现的，方法步骤为：

(一) 配样：按化学计量法分别配比LaFe_13-xSi_x（x=1.0~1.6）合金和La_0.77Al_0.23合金，采用纯度为99.5%以上的单质La、纯度为99.95%以上的Fe、纯度为99.9%以上的Si和纯度为99.996%以上的Al，其中，La块在使用前需打磨光亮并用超声波振荡清洗20 min以去掉表面的氧化物，为了补偿La在熔炼过程中的损耗，一般配样时需额外多加5 wt.%的La；

(二) 熔炼：将配好的单质元素放入高真空水冷式铜坩埚电弧炉中进行熔炼。当真空度达到1.0×10^-3 Pa以下后充入一个大气压的高纯Ar。熔炼时需先熔Ti块体，使其吸收炉内残余的氧气，将所配样品在电弧熔炼炉中反复熔炼5-6次，以提高其成分均匀性；

(三) 熔体快淬：将打磨光亮后的铸锭经过机械破碎后装进石英管，在高纯氩气保护气氛下感应熔化,并利用气压差使其从1 mm左右孔径的石英管管口中喷出，迅速喷出的液滴滴在25-45 m/s快速旋转的铜辊上，最终分别制得LaFeSi和LaAl薄带状样品；