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(shí)的保溫時(shí)間和淬火溫度對(duì)其組織和磁致伸縮性能的影響，對(duì)于鑄態(tài)、凈化態(tài)和磁場(chǎng)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?xiàng)l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(chǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)保溫時(shí)間，合金的回復(fù)過(guò)程越充分，淬火處理抑制其充分再結(jié)晶過(guò)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(lái)，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(wú)論是在730℃還是在1000℃下，合金保溫不同時(shí)間后進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)Ga加入Fe中形成替位式固溶體時(shí)Ga原子會(huì)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(shuō)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(dá)到95ppm，在鑄態(tài)Fe83Ga17合金的基礎(chǔ)上提高了82％，而分別經(jīng)過(guò)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(shì)，當(dāng)保溫時(shí)間延長(zhǎng)至5h時(shí)，合金的飽和磁致伸縮系數(shù)下降。凈化態(tài)和磁場(chǎng)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(guò)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(shí)間的延長(zhǎng)，合金磁致伸縮性能下降，5h時(shí)降至44ppm。其他兩種狀態(tài)的合金在1000℃條件下進(jìn)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?zé)崽幚硐啾?，合金在Tc附近進(jìn)行的熱處理對(duì)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(wú)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(wú)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(shí)候的無(wú)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(guò)程中施加300mT磁場(chǎng)后進(jìn)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(jìn)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(chǎng)凈化態(tài)的Fe83Ga17合金在原基礎(chǔ)上增加了111ppm。