Fe-Ga磁致伸縮合金由于具有低外磁場下高磁致伸縮性能、低磁滯、較好機(jī)械性能等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。目前,有關(guān)Fe-Ga合金的研究還存在以下幾個(gè)問題:1)非磁性過渡族元素Cu摻雜對(duì)Fe-Ga合金磁致伸縮性能影響的理論和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)論不一致,Cu在Fe-Ga合金中存在的方式不明確。2)稀土摻雜Fe-Ga合金的磁致伸縮機(jī)理尚不清晰。稀土摻雜Fe-Ga合金磁致伸縮性能的起源是稀土元素進(jìn)入到A2晶格中造成的畸變,還是（001）取向的柱狀晶,仍然存在爭議。3)柔性Fe-Ga類磁致伸縮復(fù)合材料的開發(fā)研究將是目前及今后Fe-Ga磁致伸縮材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本論文針對(duì)以上存在問題進(jìn)行了研究,得到一些有意義的結(jié)論:首先,本文研究了Cu摻雜Fe-Ga合金的微觀結(jié)構(gòu)和磁致伸縮性能。研究表明,在(Fe₈₃Ga₁₇)_100-xCu_x（x=0,3,6,9,12,15）合金中,x=0～6at.%合金樣品由單一bcc結(jié)構(gòu)的A2相構(gòu)成,而x=9～15 at.%合金樣品由具有bcc結(jié)構(gòu)的A2主相和具有fcc結(jié)構(gòu)的FeCu₄

【文章來源】：內(nèi)蒙古師范大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Fe-Ga合金平衡相圖與A2，D03，B2，L12，D019相的晶體結(jié)構(gòu)[18]

內(nèi)蒙古師范大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1-2為Fe-Ga合金的亞穩(wěn)相圖[19]。與平衡相圖對(duì)比發(fā)現(xiàn)，亞穩(wěn)相圖中沒有出現(xiàn)L12和D019兩相，同時(shí)D03，B2相出現(xiàn)區(qū)域變大。亞穩(wěn)相圖中Fe-Ga二元合金的相結(jié)構(gòu)、溫度與Ga含量的關(guān)系列入表1-3。研究表明[20]，A2，D03和B2相界面共格，D019和L12界面非共格。從動(dòng)力學(xué)方面來說，D019和L12平衡相形成很慢，而A2，D03和B2相卻很容易在其成分區(qū)內(nèi)形成，所以穩(wěn)態(tài)相圖和亞穩(wěn)態(tài)相圖迥異。圖1-2Fe-Ga合金亞穩(wěn)相圖[19]Fig.1-2Fe-Gaalloymetastablephasediagram[19]表1-3Fe-Ga合金亞穩(wěn)態(tài)相圖中相結(jié)構(gòu)、溫度和Ga含量關(guān)系[4]Tab.1-3RelationshipbetweenphasestructureandtemperatureandGacontentinFe-Gaalloymetastablephasediagram[4]相結(jié)構(gòu)Ga含量/at.%溫度/℃A2(ferro)10~22.7300~760A2(para)10~30660~900B222.7~35560~900D0322.5~35300~670Fe-Ga合金的磁致伸縮性能密切相關(guān)于合金中的相結(jié)構(gòu)。Fe-Ga合金中，各相的磁致伸縮系數(shù)符號(hào)不同，而且它們的磁性能，如矯頑力、磁化強(qiáng)度等也不同。研究發(fā)現(xiàn)[21]，A2相和D03相的磁致伸縮系數(shù)為正值，而L12和D019相的磁致伸縮系

2.5Ga27.5合金進(jìn)行不同的熱處理，得到A2，D03，D019和L12相，四種相對(duì)應(yīng)的磁致伸縮系數(shù)分別為132，99，-7，-32ppm，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無序的A2相結(jié)構(gòu)是Fe-Ga合金具有較好的磁致伸縮性能的主要原因。Lograsso等[14]用高分辨率X射線對(duì)淬火后的Fe-Ga單晶的(100)和(111)面進(jìn)行了掃描，發(fā)現(xiàn)在44o處有衍射峰，而其與無序bcc相、有序D03相、L12相都沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系。他們認(rèn)為這個(gè)衍射峰與一種新出現(xiàn)的四方相有關(guān)，該相的晶體結(jié)構(gòu)與D03相類似，但其內(nèi)部有沿[100]方向排列的短程有序的Ga原子對(duì)，故稱為Modified-D03結(jié)構(gòu)。圖1-3為D03，Modified-D03結(jié)構(gòu)的晶體點(diǎn)陣圖[23]。他們認(rèn)為這種結(jié)構(gòu)是在淬火時(shí)由無序bcc相中通過馬氏體轉(zhuǎn)變形成。在無序相結(jié)構(gòu)中含有短程有序的Ga原子對(duì)，即Modified-D03結(jié)構(gòu)，是磁致伸縮性能提高的主要原因。圖1-3（a）D03相和（b）Modified-D03相的晶體點(diǎn)陣圖[22]Fig.1-3CrystalstructureofD03phase(a)andModified-D03phase(b)[22]1.3.2第三元素?fù)诫s對(duì)Fe-Ga合金相結(jié)構(gòu)和磁致伸縮性能的影響目前，許多微量合金元素作為第三元素被摻雜到Fe-Ga合金中，以增強(qiáng)其磁致伸縮和機(jī)械性能。摻雜的第三元素，大體可以歸結(jié)為以下三類：非金屬元素、過渡元素和稀土元素。以往的研究發(fā)現(xiàn)，非金屬元素和過渡元素對(duì)于Fe-Ga合金磁致伸縮性能的改善非常有限，而稀土元素能大幅度改善合金的磁致伸縮性能。在此，將非金屬元素和過渡元素合稱為非稀土元素。1.3.2.1非稀土元素?fù)诫s一般摻雜的非金屬元素有B、C、N等，該類元素的摻雜往往只會(huì)少量增加，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Enhanced magnetostrictive properties of lightly Pr-doped Fe83Ga17 alloys[J]. Lijuan Zhao,Xiao Tian,Zhanquan Yao,Xuan Zhao,Rui Wang,Hamt O,Liping Jiang,Vincent G.Harris.  Journal of Rare Earths. 2020(03)
[2]Fe-Ga磁致伸縮合金相結(jié)構(gòu)及其制備工藝研究進(jìn)展[J]. 趙宣,田曉,姚占全,趙麗娟,閆靜,宣治國,江麗萍.  中國稀土學(xué)報(bào). 2019(04)
[3]Improved magnetostriction of Fe83Ga17 ribbons doped with Sm[J]. Wei Wu,Chengbao Jiang.  Rare Metals. 2017(01)
[4]第三組元（Al、Cu）添加對(duì)Fe83Ga17合金相結(jié)構(gòu)和磁致伸縮性能的影響[J]. 丁雨田,劉廣柱,胡勇.  蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(03)



本文編號(hào)：3054087