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稀土六硼化物是一种电子发射性能优异的阴极材料，广泛应用于电子束分析仪器、电子束加工设备、粒子束加速器。随着电子束和离子束应用领域的不断拓展，人们希望获得在较低的工作温度时具有高电流发射密度的阴极材料。六硼化物具有逸出功低、熔点高、硬度大、化学稳定性好、蒸发率低等优点而适合制作性能优良的阴极。本文采用放电等离子烧结(SPS)和悬浮区域熔炼制备了Ce1-xPrxB6(0＜x≤1)多晶、单晶块体，并采用X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)、场发射透射电镜(TEM)、电感耦合等离子发射光谱(ICP)、单晶衍射仪以及劳埃衍射等分析测试手段，系统研究了Ce1-xPrxB6多晶和单晶块体的物相、微观结构、成分及热发射性能。 采用SPS液相烧结法，以CeH2、PrH2纳米粉末和B粉为原料，原位反应制备了Ce1-xPrxB6多晶块体。实验研究表明，烧结温度1450℃，压力50MPa条件下保温5min可得到高致密、高性能的Ce1-xPrxB6单相。多晶块体的相对密度可达到97％，维氏硬度达到24.34GPa，抗弯强度达到226.02MPa，液相烧结的Ce1-xPrxB6多晶块体其力学性能已达到单晶水平。热发射性能测试结果表明Pr元素掺杂显著提高了多晶的电子发射性能，其中Ce0.6Pr0.4B6多晶电流发射密度最高，外加电压为950V，阴极工作温度为1600℃获得电流发射密度为28.21A·cm-2，1700℃时获得电流发射密度47.3A/cm2均高于二元稀土硼化物CeB6和PrB6。 采用区域熔炼法成功制备了高质量的Ce1-xPrxB6单晶体(0＜x≤1)，对制备过程的研究表明单晶制备的最佳工艺条件为:0.5MPa流通高纯氩气气氛，气体流速1.5-2L/min，以单晶为籽晶，料棒与籽晶反向转速为30rpm，生长速度7-20mm/h。对单晶的测试结果表明(100)晶面具有择优取向，原料粉末纯度、籽晶质量和掺杂量是影响单晶制备难易程度的重要参数。二次区熔可以得到Ce0.9Pr0.1B6、Ce0.8Pr0.2B6和Ce0.6Pr0.4B6单晶体，随着Pr掺杂量的减少，单晶质量提高。由于PrB6粉末纯度低，三次区熔才可得到PrB6单晶。区熔法生长的Ce1-xPrxB6单晶体直径4-5mm，长度40-50mm晶体表面光滑有光泽，断面SEM照片显示晶体中无亚晶界。 测试了Ce1-xPrxB6单晶(100)和(310)晶面在不同温度下的电流发射密度，并系统的研究了热发射性能与单晶质量、Pr掺杂比例之间的关系。Ce0.8Pr0.2B6单晶(100)晶面发射电流密度最高，在1600℃、950V外加电压下为66.07A/cm2，而相同条件下PrB6单晶(100)晶面的电流发射密度仅为47.9A/cm2。Ce0.8Pr0.2B6单晶(100)晶面在1400℃、1500℃、1600℃的零场电流密度分别为6.28A/cm2、18.36A/cm2和24.55A/cm2，相同条件下PrB6单晶(100)晶面的零场电流密度分别为2.56A/cm2、7.79A/cm2和11.16A/cm2。(310)晶面为RB6理论逸出功最小晶面，但由于受晶体内部缺陷密度的限制其发射电流密度低于(100)晶面。经计算Ce0.8Pr0.2B6单晶(100)晶面的逸出功最低为2.61eV，其余单晶、晶面的逸出功在2.62-2.74eV之间。三元稀土硼化物热发射性能优于双元稀土硼化物。