合金化和高温短时退火对La-Fe-Si合金显微组织及磁性能的影响

论文摘要

具有立方NaZn13型结构的La（Fe,Si）13是较为理想的室温磁制冷材料之一。但其制备非常困难。通常情况下需要对合金铸锭进行数周退火才能获得单相合金材料。因此,需要建立更为快捷的制备技术。本文采用真空电弧熔炼和感应熔炼的方法,分别采用稀土位、铁位和硅位替代的方式,制备了（La1-zCez）Fe13-xSix、La（Fe13-x-mCom）Six、LaFe13-x（Si1-yAly）x系列合金和用于高温短时退火的LaFe13-xSix和LaFe12-xCoSix合金。将用于退火的合金样品分别在较高温度下短时退火。通过X射线衍射分析样品的相组成,通过扫描电镜观察样品的显微组织,通过综合物性测量系统对部分退火样品进行磁性能测试。获得的主要结论如下：1.感应熔炼（La1-zCez）Fe13-xSix（z=0.1,0.2,0.5,1.0; x=1.0,1.5,2.0,2.5,3.0）合金都未形成La（Fe,Si）13相；合金中形成了α-（Fe,Si）、（La,Ce）FeSi、（La,Ce）Fe2Si2、 Ce2（Fe,Si）17、Fe3Si相；随着Si含量的增加,合金的初生相由α-（Fe,Si）相转变为（La,Ce）Fe2Si2相。2.感应熔炼La（Fe13-x-mCom）Six （m=1,2,5,13-x; x=1.0,1.5,2.0,2.5,3.0）合金中,完全用Co替代其中的Fe时,合金形成含量较高的La（Co,Si）13相。在Si含量为1.0～2.0时形成立方结构La（Co,Si）13相；在Si含量为2.5和3.0时形成四方结构La（Co,Si）13相。3.感应熔炼LaFe13-x（Si1-yAly）x（y=0.1,0.2,0.5,1.0; x=1.0,1.5,2.0,2.5,3.0）合金,形成了α-（Fe,Si,Al）、α-（Fe,Al）、LaFeSi、LaFeAl、Fe3Si和Fe3（Si,Al）等相,灿元素全部固溶于α-（Fe,Si,Al）中。随着Si含量的增加,合金的初生相由α-（Fe,Si,Al）相逐渐转变为LaFe2Si2相。此外,在LaFe10.0Al3.0合金中,形成少量La（Fe,Al）13相。4. LaFe13-xSix （x=1.0-1.5）样品随退火温度升高,立方La（Fe,Si）13相形成的量增多；相同温度退火时,随Si含量增加,立方La（Fe,Si）13相形成的量增多。在较高温度退火易形成富La相。5.LaFe12-xCoSix （x=1.0-1.5）退火样品中,低Si含量退火样品随退火温度升高,立方La（Fe,Co,Si）13相形成的量逐渐增多；较高温度退火时,La元素易在样品边缘富集。在1200℃退火后,合金磁熵变值较小；合金居里温度较高,且随着Si含量的增加而下降。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 磁制冷材料简介
• 1.1.1 磁制冷原理
• 1.1.2 磁热效应的热力学基础
• 1.1.3 磁制冷材料的研究概况
• 13晶体结构及合金的制备技术'>1.2 La（Fe,Si）₁₃晶体结构及合金的制备技术
• 13化合物晶体结构'>1.2.1 La（Fe,Si）₁₃化合物晶体结构
• 13-xSi_x合金的制备技术'>1.2.2 LaFe_13-xSi_x合金的制备技术
• 1.3 磁热效应的测量方法
• 1.4 选题依据和实验内容
• 1.4.1 选题依据
• 1.4.2 实验内容
• 第2章 实验方法
• 2.1 实验材料及流程
• 2.2 实验设备
• 2.2.1 真空非自耗电弧熔炼装置
• 2.2.2 真空感应熔炼装置
• 2.2.3 综合物性测量系统（PPMS）
• 2.3 合金的熔炼及热处理
• 2.3.1 电弧熔炼实验
• 2.3.2 感应熔炼实验
• 2.3.3 退火实验
• 2.4 分析测试方法
• 2.4.1 合金相分析
• 2.4.2 合金显微组织分析
• 2.4.3 M-T及M-H曲线的测量
• 第3章 合金化对La-Fe-Si合金相组成及显微组织的影响
• 1-zCe_z)Fe_13-xSi_x合金相组成及显微组织'>3.1 (La_1-zCe_z)Fe_13-xSi_x合金相组成及显微组织
• 1-zCe_z)Fe_13-xSi_x合金相组成'>3.1.1 (La_1-zCe_z)Fe_13-xSi_x合金相组成
• 1-zCe_z)Fe_13-xSi_x合金显微组织'>3.1.2 (La_1-zCe_z)Fe_13-xSi_x合金显微组织
• 13-x-mCo_m)Si_x合金相组成及显微组织'>3.2 La(Fe_13-x-mCo_m)Si_x合金相组成及显微组织
• 13-x-mCo_m)Si_x合金相组成'>3.2.1 La(Fe_13-x-mCo_m)Si_x合金相组成
• 13-x-mCo_m)Si_x合金合金显微组织'>3.2.2 La(Fe_13-x-mCo_m)Si_x合金合金显微组织
• 13-x(Si_1-yAl_y)_x合金相组成及显微组织'>3.3 LaFe_13-x(Si_1-yAl_y)_x合金相组成及显微组织
• 13-x(Si_1-yAl_y)_x合金相组成'>3.3.1 LaFe_13-x(Si_1-yAl_y)_x合金相组成
• 13-x(Si_1-yAl_y)_x合金显微组织'>3.3.2 LaFe_13-x(Si_1-yAl_y)_x合金显微组织
• 3.3 讨论
• 3.4 本章小结
• 第4章 高温短时退火对La-Fe-Si合金相组成与显微组织及磁性能的影响
• 13-xSi_x合金的相组成及显微组织'>4.1 高温短时退火LaFe_13-xSi_x合金的相组成及显微组织
• 13-xSi_x合金相组成'>4.1.1 LaFe_13-xSi_x合金相组成
• 13-xSi_x合金显微组织'>4.1.2 LaFe_13-xSi_x合金显微组织
• 12-xCoSi_x合金相组成及显微组织与磁性能研究'>4.2 高温短时退火LaFe_12-xCoSi_x合金相组成及显微组织与磁性能研究
• 12-xCoSi_x合金相组成'>4.2.1 LaFe_12-xCoSi_x合金相组成
• 12-xCoSi_x合金显微组织'>4.2.2 LaFe_12-xCoSi_x合金显微组织
• 12-xCoSi_x合金磁性能'>4.2.3 LaFe_12-xCoSi_x合金磁性能
• 4.3 讨论
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢