fe72.5ga27.5磁致伸縮合金的深過冷定向凝固

1、申請上海交通大學碩士學位論文Fe72.5Ga27.5磁致伸縮合金的深過冷定向凝固磁致伸縮合金的深過冷定向凝固學生：學生：高翔導師：導師：李建國教授專業(yè)：專業(yè)：材料加工工程學科：學科：材料科學與工程上海交通大學材料科學與工程學院上海交通大學材料科學與工程學院二〇一〇年一月二〇一〇年一月摘要IFe72.5Ga27.5磁致伸縮合金的深過冷定向凝固磁致伸縮合金的深過冷定向凝固摘要磁致伸縮材料是一種新型功能材料，在外磁場作用下會發(fā)生長度或者體積的

2、宏觀變化，是重要的傳感和微驅動材料。目前磁致伸縮材料的研究和工程應用，主要以TefenolD和新型FeGa合金為主。而TefenolD盡管磁致應變巨大，但由于脆性大和成本高的原因限制了其應用范圍。而新型FeGa合金具有優(yōu)異力學性能和成本低廉等優(yōu)點，同時實驗獲得了最高達1300ppm的大磁致伸縮性能，使其具有較高的工程應用價值。本文采用熔融玻璃結合循環(huán)過熱的方法，使Fe27.5at.%Ga合金獲得了0~370K的過冷度，并通過激發(fā)過冷合金

3、熔體獲得了80K過冷度下的定向凝固棒材。文章系統(tǒng)地研究了不同過冷度下的相結構和凝固組織演化，并開展了對定向凝固試樣的凝固組織和磁致伸縮性能的研究。首先通過熔融玻璃結合循環(huán)過熱的方法，對Na2B4O7，90%NaSiCa10%B2O3（記作NaSiCaB玻璃）和9.4%SiO284.6%Na2B4O76%CaO（記作NaBSi玻璃）對Fe72.5Ga27.5合金的過冷效果分別做了分析。發(fā)現(xiàn)經過NaSiCaB玻璃凈化后，F(xiàn)e72.5Ga27

4、.5合金出現(xiàn)了嚴重的Ga元素損耗，而Na2B4O7的過冷效果十分不穩(wěn)定。采用NaBSi玻璃作為凈化劑，F(xiàn)e72.5Ga27.5合金獲得了最高達300K以上的深過冷，并可有效避免Ga元素損失的發(fā)生。此外，還討論了其他實驗因素對于獲得過冷度的影響，然后研究了過冷Fe72.5Ga27.5合金的相結構特征與凝固組織的演化。低過冷度下(ΔT≤200K)，合金組織以亞穩(wěn)相D03為主，L12、B2和A2等相同時存在；中等過冷度下(200K≤ΔT≤30

5、0K)，相結構完全是亞穩(wěn)相D03，而L12，A2等相結構在此過冷度范圍內急劇減少；大過冷度下(300K≤ΔT)，相結構仍是以亞穩(wěn)相D03為主，同時出現(xiàn)了新相。由XRD圖譜和DSC曲線判斷，有可能是在之前報道中提到的變形D03相(ModifiedD03)。Fe72.5Ga27.5合金的凝固組織演化隨合金過冷度呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。在低過冷度下(ΔT≤200K)，凝固組織為破碎的樹枝晶和少量的粒狀晶；在中等過冷度下(200K≤ΔT≤300K)