【摘要】：鐵基磁致伸縮合金較傳統(tǒng)的稀土超磁致伸縮合金而言,不僅不含有價(jià)格昂貴的稀土,同時(shí)在低場(chǎng)時(shí)具有優(yōu)良的磁致伸縮性能,因此一出現(xiàn)就立刻掀起了一股研究熱潮。本論文的工作采用第一性原理的方法,運(yùn)用CASTEP軟件包計(jì)算鐵基合金的彈性常數(shù)、彈性模量和電子結(jié)構(gòu)。從理論上分析元素?fù)诫s對(duì)鐵基合金的彈性性質(zhì)的影響。計(jì)算了Fe16-xAlx合金的彈性性能。所有成分的合金具有立方對(duì)稱性結(jié)構(gòu),晶格優(yōu)化的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值基本吻合。彈性性質(zhì)的計(jì)算結(jié)果表明,相較純Fe而言,Al原子的添加使合金的模量增大。然而對(duì)于含Al的合金,隨著Al含量的增加,體積模量緩慢增大,而剪切模量與楊氏模量則迅速降低。與磁致伸縮系數(shù)λ100相關(guān)的彈性常數(shù)C11-C12的值也隨Al含量的增加而降低,即從彈性性質(zhì)的角度分析,Al原子的添加有利于合金磁致伸縮系數(shù)λ100的提高。對(duì)Fe16-xGax系列合金的彈性性質(zhì)的計(jì)算結(jié)果表明,Ga原子的添加對(duì)合金彈性性質(zhì)的影響與Al原子的添加有相似的效果。在保持立方對(duì)稱性的FeGa合金中,隨著Ga原子含量的增加,彈性常數(shù)C11-C12的值也逐漸降低,由x=1的115GPa降低到x=4的40GPa。此外,對(duì)于Fe12Ga4合金而言,如果當(dāng)合金中出現(xiàn)由于Ga原子反占位而形成的Ga-Ga原子對(duì)時(shí),合金將由立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆浇Y(jié)構(gòu),同時(shí)合金沿著Ga-Ga原子對(duì)的方向伸長(zhǎng),而垂直于Ga-Ga原子對(duì)的方向縮短。彈性性質(zhì)的計(jì)算結(jié)果表明,沿著Ga-Ga原子對(duì)的方向彈性模量發(fā)生明顯軟化。對(duì)FeAl和FeGa合金摻雜少量的Cr原子和稀土原子的計(jì)算結(jié)果表明,Cr原子的摻雜使合金的楊氏模量和剪切模量均增大。而稀土原子的摻雜,使Fe Al和Fe Ga合金的體積模量、剪切模量和楊氏模量均大大降低。在Fe12Al4合金中進(jìn)行Ce原子摻雜后彈性模量的軟化效果最好,而在Fe12Ga4合金中,稀土Tb原子的摻入對(duì)彈性模量的影響最大。
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O469

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本文編號(hào)：2744316