论文部分内容阅读
近年来，Tb-Dy-Fe合金由于具有良好的磁致伸缩性能而被广泛应用，但是成本较高、机械性能较差以及饱和磁化场很大的缺点限制了其进一步的发展。为了解决这一问题，Fe-Ga合金受到了关注，它具有较好的磁致伸缩性能以及较高的机械性能，其中，Fe-Ga-Al合金是磁致伸缩性能较好的一种，在这个基础上，添加稀土(Re)元素如Dy、Gd和Ho可以提高合金的磁致伸缩性能，但目前在这方面还没有相关的研究。 本文首先研究了稀土元素Dy、 Gd和Ho的添加对铸态Fe81Ga17Al2合金的相结构及性能的影响，然后选取性能较好的Fe-Ga-Al-Dy系列合金进行高温锻造和均匀化退火，来研究合金内树枝晶析出物对合金性能的影响，最后选取性能最好的铸态(Fe81Ga17Al2)99.9Dy0.1合金进行不同温度的淬火处理，并对合金的相结构和性能进行研究。主要实验方法有:金相、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、磁致伸缩值测量和背散射电子衍射(EBSD)。以下是实验过程和结论: 向Fe81Ga17Al2合金中分别添加0.1～0.5的稀土Re(Re=Dy、 Gd、Ho)元素，在真空电弧炉中熔炼获得合金锭。通过对铸态合金的性能测试，结果发现:添加Re元素后所有合金的磁致伸缩性能均大于未添加前的，且它们都保持有很好的软磁特性。其中，0.1at.％Dy合金的饱和磁致伸缩值最大，达到241ppm，饱和磁场较小，为1400Oe，饱和磁化强度较大，为183.31e mu/g。 通过对铸态合金的显微组织的分析发现，添加Re元素后合金的显微组织主要由树枝晶析出物和点状析出物组成，其中点状析出物部分在晶界分布，部分存在于晶内。在这些析出物中，稀土元素的含量较高，而在基体内含量很小。对Fe-Ga-Al-Dy合金的XRD物相分析发现，铸态和淬火后的合金均主要由A2相组成，其结构为无序bccα-Fe。Dy添加量为0.1at.％时，能够增强合金的<100>取向。对Fe-Ga-Al-Dy合金热锻后发现，树枝晶被破坏，<100>取向的柱状晶变为随机取向的等轴晶，合金的磁致伸缩性能大大降低，甚至低于未添加稀土的Fe-Ga-Al合金，这说明添加稀土提升磁致伸缩性能的一个原因是稀土的加入促进了合金内树枝晶的析出，而发达树枝晶的取向提升了磁致伸缩性能。 对(Fe81Ga17Al2)99.9Dy0.1合金分别加热到600～1000℃，保温3h后水淬处理，结果发现合金经过900℃淬火处理后，饱和磁致伸缩系数达到最大值(300ppm)。