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文檔簡介
1、相對于脆性的稀土金屬間化合物,新型磁致伸縮材料Fe-Ga固溶體具有更低的驅(qū)動場、更好的延展性、低廉的價格和很好的溫度穩(wěn)定牲,因此引發(fā)了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。Fe-Ga合金的結(jié)構(gòu)和磁性對成分和熱處理工藝都十分敏感,蘊含著豐富的固態(tài)相變,從而可通過調(diào)控結(jié)構(gòu)實現(xiàn)多功能特性。本文采用XRD、TEM、熱分析和磁性測量研究了Fe-Ga合金中的BCC→FCC擴散型相變;并通過調(diào)控?zé)崽幚碇贫戎苽淞薆CC/FCC復(fù)合結(jié)構(gòu)材料,觀察到了變號磁致伸縮、壓磁
2、補償和阻尼增強等新現(xiàn)象,拓展了Fe-Ga合金的功能特性。主要結(jié)果如下:
研究揭示了Fe73Ga27合金B(yǎng)CC→FCC擴散型固態(tài)相變過程,為制備復(fù)合結(jié)構(gòu)材料奠定基礎(chǔ)。根據(jù)貝恩關(guān)系,F(xiàn)e-Ga合金體心立方(BCC)相向面心立方(FCC)L12相轉(zhuǎn)變時不僅需要大的晶格應(yīng)變,而且原子位置要進行交換(Fe或Ga的位置互換)。因此,該過程不僅需要克服兩種結(jié)構(gòu)間的巨大勢壘,而且動力學(xué)非常緩慢。采用X射線衍射(XRD)及透射電子顯微鏡(TEM
3、),發(fā)現(xiàn)亞穩(wěn)條件下制備的Fe73Ga27合金為BCC平均結(jié)構(gòu),升溫DSC和M-TG分析表明,亞穩(wěn)的BCC-Fe73Ga27合金首先經(jīng)歷居里轉(zhuǎn)變(TC=698.6K),然后分別在720K、908.9K和949K開始發(fā)生DO3para.(BCC)→L12frro.(FCC)→DO19para(HCP)→B2para(有序BCC)轉(zhuǎn)變。由于BCC→FCC擴散型相變的大勢壘、低動力學(xué)、成分變化等特征,即使在L12相區(qū)進行長時間熱處理,F(xiàn)e73G
4、a27中也不能得到單相L12結(jié)構(gòu),仍有剩余的BCC結(jié)構(gòu)存在。在803K時效處理1個月形成以L12相為主、BCC相為輔的復(fù)合結(jié)構(gòu)。振動樣品磁強計(VSM)測量表明L12相的形成導(dǎo)致合金的磁化強度、磁晶各向異性和矯頑力提高,但磁致伸縮系數(shù)由正值變?yōu)樨撝怠?br> 發(fā)現(xiàn)BCC/FCC復(fù)合結(jié)構(gòu)的Fe73Ga27合金具有變號磁致伸縮、壓磁補償和阻尼增強等新效應(yīng)?;贔e-Ga中的BCC→FCC擴散型相變,通過改變時效時間,制備出不同BCC/FC
5、C體積比的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。由于正磁致伸縮BCC相與負磁致伸縮FCC相在壓應(yīng)力和外磁場中的疇變路徑不同,發(fā)現(xiàn)1)弱磁晶各向異性的BCC相在磁場驅(qū)動下先于FCC相產(chǎn)生90°疇變,從而展現(xiàn)出低場正磁致伸縮、高場負磁致伸縮的變號現(xiàn)象;2)在壓應(yīng)力作用下,正磁致伸縮BCC相磁矩向垂直方向轉(zhuǎn)動而負磁致伸縮FCC相磁矩向平行應(yīng)力方向轉(zhuǎn)動,從而實現(xiàn)壓磁補償效應(yīng);3)應(yīng)力卸載過程中,兩相疇變的競爭作用阻礙了90°疇壁的不可逆移動,耗散大量的彈性能,從而顯著
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