非平衡Fe-Ga合金熱處理及磁致伸縮性能的影響.pdf

1、本文主要論述了Fe-Ga合金淬火熱處理時的保溫時間和淬火溫度對其組織和磁致伸縮性能的影響，對于鑄態(tài)、凈化態(tài)和磁場凈化態(tài)的Fe83Ga17合金分別施加了730℃和1000℃、保溫1h、3h和5h的淬火處理，觀察不同狀態(tài)下的Fe83Ga17合金在不同熱處理條件下組織和性能的變化情況，并分析了產(chǎn)生該變化的原因，為獲得最佳磁致伸縮性能，確定了最佳的熱處理工藝參數(shù)。結(jié)果表明:
　　1、在730℃和1000℃溫度下，分別保溫1h、3h和5h后

2、淬火至室溫，鑄態(tài)、凈化態(tài)和在磁場中凝固的凈化態(tài)Fe83Ga17合金，發(fā)現(xiàn)合金的晶粒均發(fā)生不同程度的長大，晶粒變得規(guī)則，晶界處的富Ga相析出物減少甚至消失。延長保溫時間，合金的回復過程越充分，淬火處理抑制其充分再結(jié)晶過程，故其室溫晶粒粗大;淬火處理使合金的高溫組織被快速“凍結(jié)”下來，且可以抑制合金中富Ga相的產(chǎn)生。從X射線衍射圖譜可知，無論是在730℃還是在1000℃下，合金保溫不同時間后進行淬火處理，仍然保持體心立方結(jié)構(gòu)不變，各峰位的衍

3、射角度較標準α-Fe的衍射峰發(fā)生輕微偏移，這是由于Ga的原子半徑大于Fe的原子半徑，當Ga加入Fe中形成替位式固溶體時Ga原子會引起晶格畸變，晶格常數(shù)的變化引起峰位發(fā)生偏移。從X射線衍射圖譜中發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)熱處理的原始態(tài)合金的峰位均發(fā)生不同程度的劈裂，劈裂與合金中新相的產(chǎn)生有關(guān)，經(jīng)淬火處理后，各峰的劈裂現(xiàn)象減弱甚至消失，說明淬火熱處理可以抑制這種新相的產(chǎn)生。
　　2、鑄態(tài)Fe83Ga17合金經(jīng)730℃保溫3h淬火至室溫，與相同溫度保溫

4、1h和5h相比，其磁致伸縮性能最佳，飽和磁致伸縮系數(shù)達到95ppm，在鑄態(tài)Fe83Ga17合金的基礎(chǔ)上提高了82％，而分別經(jīng)過1h和5h保溫的合金飽和磁致伸縮系數(shù)為68ppm和81ppm。在相同的保溫溫度下，保溫1-3h內(nèi)，合金的飽和磁致伸縮系數(shù)呈現(xiàn)上升的態(tài)勢，當保溫時間延長至5h時，合金的飽和磁致伸縮系數(shù)下降。凈化態(tài)和磁場凈化態(tài)的Fe83Ga17合金也出現(xiàn)了相同的規(guī)律。相比之下，鑄態(tài)Fe83Ga17合金經(jīng)過1000℃保溫1h淬火至室溫

5、，合金的磁致伸縮性能提高不明顯，僅在原基礎(chǔ)上增加了10ppm，且隨著保溫時間的延長，合金磁致伸縮性能下降，5h時降至44ppm。其他兩種狀態(tài)的合金在1000℃條件下進行熱處理也呈現(xiàn)了相同規(guī)律。在居里溫度(Tc)附近熱處理和高溫熱處理相比，合金在Tc附近進行的熱處理對提高磁致伸縮性能更有效，這是由合金在不同溫度下淬火至室溫后的組織決定的，在Tc附近淬火得到的室溫組織中，存在基體相----無序體心立方結(jié)構(gòu)的A2相、短程有序的畸變DO3相和其

6、他的有序結(jié)構(gòu)相，這種無序-有序的室溫組織的磁致伸縮性能最佳;而高溫淬火至室溫的組織中，合金保留了高溫時候的無序狀態(tài)，合金磁致伸縮性能下降。
　　3、凈化態(tài)的Fe83Ga17合金在凝固過程中施加300mT磁場后進行730℃、保溫3h淬火至室溫的熱處理后，合金的磁致伸縮性能提高幅度最大，即在該條件下進行熱處理的凈化態(tài)Fe83Ga17合金在原母合金的基礎(chǔ)上增加了89ppm，而磁場凈化態(tài)的Fe83Ga17合金在原基礎(chǔ)上增加了111ppm。