本文關(guān)鍵詞：Fe-Ni金屬基磁致伸縮材料的制備及性能分析

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【摘要】：磁致伸縮材料(即金屬波導(dǎo)絲)具有在外磁場作用下,其尺寸會發(fā)生變化,去掉外磁場后,其尺寸又恢復(fù)原來長度的特點(即磁致伸縮效應(yīng)),這種材料被廣泛應(yīng)用于聲學領(lǐng)域、微位移領(lǐng)域、高能微動力裝置中。理想的金屬基磁致伸縮材料應(yīng)具有高機電耦合系數(shù)、好的溫度特性、高居里溫度及高的機械品質(zhì)因數(shù)、精度高、線性及重復(fù)性好、信號穩(wěn)定及使用壽命長等特點。傳統(tǒng)的鐵基、鎳基金屬磁致伸縮材料則存在這樣或那樣的缺點,為此,研究一種性能優(yōu)異,可替代國外同類產(chǎn)品的金屬基磁致伸縮材料是非常有必要的。本文通過真空熔煉和定向凝固技術(shù)對選定成分的Fe-Ni基金屬磁致伸縮材料進行制備,并經(jīng)必要的鍛造和熱處理工藝獲得直徑約3mm的棒材,利用電子探針分析、X射線衍射分析(XRD)、金相組織分析、力學性能和磁性能測試等手段對該材料的成分、相組成、顯微結(jié)構(gòu)進行了表征,測定其力學性能及磁致伸縮性能,研究了微觀結(jié)構(gòu)與力學性能、磁致伸縮性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明:(1)采用真空熔煉和定向凝固技術(shù)可制備含Al、Cr、Si等合金元素的Fe-Ni金屬基磁致伸縮材料,其成分變化與設(shè)計的基本一致。(2)經(jīng)過1100℃鍛打和600℃固溶處理可明顯細化材料的顯微組織,并提高了其相關(guān)性能。(3)所制得的Fe-Ni金屬基磁致伸縮材料的密度為7.98g/cm3,硬度為HV308.4,抗拉強度為1036MPa,彈性模量為168GPa,磁導(dǎo)率最高可達12m H/m,矯頑力為604.98A/m,飽和磁感應(yīng)強度高達1.79T,最大磁致伸縮系數(shù)達31ppm,室溫線膨脹系數(shù)為8.5×10-6/K,電阻率為3.1μΩ·m。(4)所制得的Fe-Ni金屬基磁致伸縮材料的信號放大幅度與國外同類產(chǎn)品相當,但波形穩(wěn)定性較差。
【關(guān)鍵詞】：Fe-Ni合金 磁致伸縮材料制備 組織 性能
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM27
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 磁致伸縮材料簡介9-10
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-15
• 1.2.1 金屬或合金的組成10-12
• 1.2.2 制備技術(shù)方面的進展12-13
• 1.2.3 改性方面13-15
• 1.3 研究的目的及意義15-16
• 1.4 研究內(nèi)容16-18
• 2 實驗方案及方法18-32
• 2.1 實驗方案制定18-19
• 2.2 實驗材料及儀器設(shè)備19
• 2.3 材料制備19-21
• 2.4 組織結(jié)構(gòu)觀察21-22
• 2.4.1 金相顯微組織觀察21
• 2.4.2 電子探針SEM分析21-22
• 2.4.3 XRD測試22
• 2.5 物理機械性能測試22-32
• 2.5.1 顯微硬度測量22
• 2.5.2 拉伸強度和彈性模量測量22-24
• 2.5.3 密度測量24-25
• 2.5.4 磁學性能測量25-26
• 2.5.5 磁致伸縮系數(shù)測量26-28
• 2.5.6 波形穩(wěn)定性的測試28-29
• 2.5.7 電阻率的測試29-30
• 2.5.8 線膨脹系數(shù)的測量30-32
• 3 Fe-Ni金屬基磁致伸縮材料的制備工藝分析32-37
• 3.1 制備的工藝流程及注意事項32-33
• 3.2 影響金屬基磁致伸縮材料制備的幾個關(guān)鍵因素33-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 4 Fe-Ni金屬基磁致伸縮材料的顯微組織結(jié)構(gòu)觀察與分析37-44
• 4.1 顯微組織觀察與分析37-38
• 4.2 電子探針測試結(jié)果與分析38-40
• 4.3 組織結(jié)構(gòu)XRD測試結(jié)果與分析40-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 5 Fe-Ni金屬基磁致伸縮材料的性能測試結(jié)果與分析44-55
• 5.1 力學性能測試結(jié)果分析44-46
• 5.1.1 顯微硬度測量結(jié)果與分析44
• 5.1.2 強度測試結(jié)果與分析44-46
• 5.2 物理性能測試結(jié)果與分析46-51
• 5.2.1 密度的測量結(jié)果與分析46-47
• 5.2.2 線膨脹系數(shù)的測試結(jié)果與分析47
• 5.2.3 電導(dǎo)率的測試結(jié)果與分析47-49
• 5.2.4 常規(guī)磁性能測量結(jié)果與分析49-51
• 5.3 磁致伸縮性能的測試結(jié)果與分析51-52
• 5.4 波形穩(wěn)定性的測試結(jié)果與分析52-54
• 5.5 本章小結(jié)54-55
• 6 結(jié)論與展望55-57
• 6.1 結(jié)論55
• 6.2 展望55-57
• 參考文獻57-63
• 致謝63-65
• 碩士研究生學習階段獲獎及發(fā)表論文情況65

【參考文獻】

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本文編號：899278