磁致伸縮材料Fe-Ga合金定向凝固的研究.pdf

1、本文研究了不同成分和不同的定向凝固速率對Fe-Ga合金的相結(jié)構(gòu)和磁致伸縮性能的影響。采用真空電弧爐熔煉澆鑄制備不同成分的母合金Fe100-xGax(x=17、19、21)和Fe83Cra15Al2合金,采用區(qū)熔定向凝固技術(shù)制備不同凝固速率下的Fe-Ga合金棒。得出以下結(jié)果:
　　 成分對Fe-Ga合金的磁致伸縮性能有明顯的影響。Ga含量為17％的鑄態(tài)Fe-Ga合金的磁致伸縮最大,達到53×10-6:Ga含量為21％的Fe-Ga合

2、金的磁致伸縮最小,只有37×10-6。Fe-Ga合金的基本結(jié)構(gòu)都是無序的A2相,Ga原子取代Fe原子,占據(jù)bcc-Fe的不同位置而產(chǎn)生晶格畸變。不同成分的Fe-Ga合金中Ga的不同占位形式形成了不同的相。
　　 Fe-Ga合金經(jīng)過區(qū)熔定向凝固后,晶粒尺寸明顯增大,且隨凝固速率下降,晶粒沿軸向拉長,晶粒尺寸增大。凝固速率為5μm/s時,Fe-Ga合金的組織是沿定向凝固方向擇優(yōu)生長的尺寸較大的柱狀晶。在較高速率的定向凝固下,沒有明顯

3、的擇優(yōu)取向,X射線衍射的最強峰是(110),當速率降至10μm/s及5μm/s時,開始由<110>方向的擇優(yōu)生長轉(zhuǎn)向<100>,此時<100>取向明顯增強;v=30μm/s時,XRD結(jié)果顯示合金沿<110>方向擇優(yōu)生長,呈現(xiàn)出明顯的{110}織構(gòu)特征。經(jīng)區(qū)熔定向凝固,Fe-Ga合金的磁致伸縮性能有一定的改善,鑄態(tài)和v=5μm/s時的低場響應(yīng)較差,但,v=5μm/s時的飽和磁致伸縮系數(shù)最大,Fe83Ga17合金在此速率下飽和值達到86×1

4、0-6,v=300μm/s時,低場響應(yīng)快,飽和磁致伸縮系數(shù)比v=5μm/s的值略低,為63×10-6。
　　 鑄態(tài)Fe83Ga15Al2合金中,由于置換固溶,Al原子破壞了Ga-Ga原子對團簇,降低了Fe-Ga合金的磁致伸縮性能,在飽和時具有8×10-6的磁致伸縮。經(jīng)過區(qū)熔定向凝固后,隨著凝固速率的降低,晶粒尺寸劇增,晶界數(shù)量減少,生長成沿軸向生長的大尺寸的柱狀晶。Fes3Ga1sAl2合金經(jīng)區(qū)熔定向凝固后,磁性能有大幅度的提高