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本文采用高真空电弧炉熔炼后退火的方法制备了(Tb0.3Dy0.7)1-x(Pr0.5Nd0.5)xFe1.93和和 Pr、Nd元素掺杂下(Tb,Ho)(Fe,Co)1.93稀土-过渡金属间化合物,并在施加磁场和非磁场下制备了 TbxHo0.9-xNd0.1(Fe0.8Co0.2)1.93的1-3型、0-3型环氧树脂基复合材料。本文采用 X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、交流初始磁化率测定仪和静态电阻应变仪等技术手段对上述样品开展了相结构、磁性能和综合磁致伸缩性能的研究。 在(Tb0.3Dy0.7)1-x(Pr0.5Nd0.5)xFe1.93合金体系中,探索了退火温度、轻稀土元素含量对合金样品成相、磁性能的影响。XRD分析显示引入少量轻稀土如 Pr、Nd元素(x≤0.12)并没有改变合金 MgCu2型的 Laves(莱夫斯)相结构和合金的易磁化方向(EMD)。然而掺杂适量的轻稀土元素却能降低合金的磁晶各向异性,提高合金在低磁场下的磁弹性能。合金样品的 EMD处于<111>轴向,存在大的晶格菱方畸变,且具有大的自发磁致伸缩系数λ111。当 x=0.12时,合金具有良好的磁弹性能:成分点处于磁晶各向异性补偿点附近,其λ111为1710 ppm,各向异性场致伸缩值λa在低磁场1 kOe时达314 ppm,饱和磁致伸缩λS达1060 ppm,表明其具有工程应用价值。 在 TbxHo0.8-xPr0.2(Fe0.8Co0.2)1.93合金系统中,少量的金属元素 Co(20%)对 Fe的替代有利于合金形成单一的立方 Laves相结构;晶格参数(a)、居里温度(TC)和饱和磁化强度(MS)随着 Tb成分的增加而呈单调性递增,都能较好地符合线性Vegard定律。在室温下,随着Tb成分的增加,易磁化方向(EMD)从<100>轴(x≤0.10)旋转到<111>轴(x≥0.15),并伴随大的自发磁致伸缩。XRD、EMD、磁化曲线、磁致伸缩的分析表明 TbxHo0.8-xPr0.2(Fe0.8Co0.2)1.93合金系是一个各向异性补偿体系,且它的各向异性补偿点在成分 x=0.15附近。Tb0.15Ho0.65Pr0.2(Fe0.8Co0.2)1.93具有良好的低场磁致伸缩性能3 kOe时λa为510 ppm。 通过嵌入和调整在树脂基体里的合金颗粒,在磁场和非磁场的条件下,成功制备了1-3型和0-3型 TbxHo0.9-xNd0.1(Fe0.8Co0.2)1.93复合材料,研究了成分、颗粒体积分数和宏观结构对磁性能、磁致伸缩性能的影响。研究表明,在室温下,EMD沿<111>轴向,且各向异性补偿点处于 x=0.25附近;体积分数为30 vol%时,1-3型 Tb0.25Ho0.65Nd0.1(Fe0.8Co0.2)1.93复合材料具有良好的磁弹性效应和大的低场磁致伸缩λa为430 ppm/3 kOe。