新型Fe-Ga磁致伸縮合金物性研究.pdf

1、Fe-Ga合金作為一種新型的磁致伸縮材料，是近年來(lái)繼Tb-Dy-Fe之后的又一種磁致伸縮智能功能材料。本論文主要研究此種新型磁致伸縮合金，意圖找出該合金的特殊性質(zhì)、形成機(jī)制和其他相關(guān)物理性能，并嘗試改善其部分應(yīng)用特性，探索出新的鐵基磁致伸縮材料。本文對(duì)Fe(100-x)Gax(x=16、17、18、19、20)、三元Fe82Ga(18-x)Mnx(x=3、5、7、9)與Fe82Ga(18-x)Alx(x=3、5、7、9)系列合金進(jìn)行研究

2、，實(shí)驗(yàn)得出主要結(jié)論概括如下:
　　(1)元素Ga的添加并未改變合金的結(jié)構(gòu)，仍為無(wú)序的BCC結(jié)構(gòu)。Ga原子先填充(110)方向，此時(shí)合金的磁致伸縮系數(shù)隨著Ga含量的增加而增加;當(dāng)Ga含量為18at％時(shí)(110)方向達(dá)到飽和，此時(shí)合金磁致伸縮系數(shù)達(dá)到最大值;再添加時(shí)Ga原子開(kāi)始在(200)方向添加，此時(shí)磁致伸縮系數(shù)隨著Ga含量的增加而減小。Ga元素的添加破壞晶格內(nèi)部結(jié)構(gòu)，當(dāng)Ga原子含量增加時(shí)，合金中的一些小型缺陷合并形成較大的自由空間

3、;合金中的適當(dāng)?shù)娜毕轁舛群痛笮?duì)合金的磁疇有一定的釘扎作用，可以提高合金的磁化強(qiáng)度。Fe-Ga合金中Ga原子含量為18at％時(shí)是各性能變化點(diǎn)，此時(shí)晶格間距最大，其值為2.8856(A)，合金的飽和磁化強(qiáng)度最大，其值為177.4Am2/kg，合金的磁致伸縮值達(dá)到最大值為47.08ppm，樣品磁化強(qiáng)度達(dá)到飽和所需的外加磁場(chǎng)最小，其值為5106Oe。合金的硬度隨著Ga含量的增加沒(méi)有明顯的變化規(guī)律，總體上呈增加的趨勢(shì)。合金的維氏硬度在Ga含量低

4、于20at％時(shí)區(qū)別不大，當(dāng)Ga濃度達(dá)到20at％后有了明顯提升。
　　(2)Mn元素的添加并未改變合金的結(jié)構(gòu)，仍為無(wú)序的BCC結(jié)構(gòu)，Mn元素的摻雜使得合金內(nèi)部小型缺陷增加，空位空間減小。Mn元素的摻雜使得合金的飽和磁化強(qiáng)度、維氏硬度、磁致伸縮系數(shù)進(jìn)一步減小。當(dāng)Mn原子的濃度達(dá)到9at％時(shí)樣品的飽和磁化強(qiáng)度急劇減小，為123.28Am2/kg。當(dāng)Mn原子含量為5at％時(shí)合金的硬度最小，為216.5kgf/mm2，磁致伸縮系數(shù)最小為2