添加第三組元(B,Al,Cu)對(duì)Fe-Ga合金相結(jié)構(gòu)及磁致伸縮的影響.pdf

1、本文研究了添加不同含量的第三組元以及不同制備工藝對(duì)Fe-Ga合金的相結(jié)構(gòu)和磁致伸縮性能的影響。采用真空電弧爐熔煉母合金Fe81Ga19-xCux(Cu=1，2，3)、Fe81Ga19-xAlx(x=2，3，5)以及(Fe0.81Ga0.19)100-xBx(x=1，5，10)，并澆注成φ7mm的合金棒，然后采用區(qū)熔定向凝固技術(shù)制備出Fe-Ga合金棒，最后在800℃下保溫3小時(shí)后進(jìn)行淬火熱處理。作為對(duì)比實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)同樣系統(tǒng)研究了采用相同的

2、制備方法制備的Fe81Ga19合金的相結(jié)構(gòu)和磁致伸縮性能。最終得出以下結(jié)果：
　　 Fe81Ga19合金經(jīng)過定向凝固以后，其晶粒尺寸與鑄態(tài)時(shí)相比明顯增大，為沿著定向凝固方向擇優(yōu)生長的粗大柱狀晶。合金的I(200)/(110)比值高達(dá)90.96％，其飽和磁致伸縮值達(dá)到189ppm。經(jīng)過熱處理后，合金晶粒的生長方向偏向<110>方向，晶粒內(nèi)部的橫向亞晶界消失，其飽和磁致伸縮值達(dá)到195ppm，且合金的低場響應(yīng)也有所提高。
　　

3、 添加Cu作為第三組元，F(xiàn)e81Ga19-xCux(x=1，2，3)合金仍保持了A2相。鑄態(tài)下的Fe81Ga16Cu3合金在晶界上有Cu元素析出，經(jīng)過熱處理后析出Cu重新固溶于基體中；經(jīng)過定向凝固后，與Fe81Ga19合金相似，F(xiàn)e81Ga19-xCux(x=1，2，3)合金晶粒尺寸明顯大于鑄態(tài)時(shí)，并表現(xiàn)出沿定向凝固方向擇優(yōu)生長的趨勢；其飽和磁致伸縮值均較鑄態(tài)時(shí)有顯著的改善，經(jīng)過熱處理后，其低場響應(yīng)也得到了明顯改善，最大磁致伸縮值為區(qū)

4、熔態(tài)熱處理時(shí)Fe81Ga18Cu合金的飽和磁致伸縮值，達(dá)到57ppm。
　　 添加Al作為第三組元，F(xiàn)e81Ga19-xAlx(x=2，3，5)合金仍保持了A2相結(jié)構(gòu)。合金的飽和磁致伸縮值隨Al含量的增加而增大；在鑄態(tài)和區(qū)熔態(tài)下，合金均有Al-Ga固溶體優(yōu)先生成，降低了合金的磁致伸縮性能，經(jīng)過熱處理后，Al元素分布更加均勻，磁致伸縮性能有所提高。與鑄態(tài)下相比，經(jīng)過定向凝固后Fe81Ga19-xAlx(x=2，3，5)合金的飽和磁

5、致伸縮值有明顯提高，再進(jìn)行熱處理后，其低場響應(yīng)也有明顯改善。在區(qū)熔態(tài)熱處理時(shí)的Fe81Ga14Al5合金達(dá)到其最大磁致伸縮值174ppm，略低于區(qū)熔態(tài)熱處理后Fe81Ga19合金的飽和值達(dá)到195ppm。
　　 經(jīng)過定向凝固的(Fe0.81Ga0.19)100-xBx(x=1，5，10)合金，與鑄態(tài)試樣相比其晶粒尺寸明顯增大，且定向凝固后合金的組織是沿定向凝固方向擇優(yōu)生長的尺寸粗大的柱狀晶。(Fe0.81Ga0.19)100-x

6、Bx合金保持了無序A2相結(jié)構(gòu)，B元素僅微量固溶于Fe-Ga合金中，其余B元素與Fe元素生成Fe2B相，因此(Fe0.81Ga0.19)100-xBx合金是由A2相、單質(zhì)B與Fe2B相組成。由于Fe2B相優(yōu)先于Fe-Ga二元合金先生成，所以基體上的Ga含量升高，在鑄態(tài)和區(qū)熔態(tài)時(shí)均會(huì)出現(xiàn)富Ga相，因此降低了合金的磁致伸縮性能。經(jīng)過淬火處理后，富Ga相消失，磁致伸縮性能有所提高，且合金的低場響應(yīng)和飽和磁致伸縮值都有明顯的提高和改善，其中在區(qū)熔