稀土(TbDyHo)-铁超磁致伸缩材料的显微组织与磁特性研究

摘要

超磁致伸缩材料TbDyFe合金具有磁致伸缩率大、能量密度高、可靠性好、响应速度快等特点，在航空航天、声纳、机器人等领域有着广阔的应用前景，被誉为新世纪高新技术发展的关键材料之一。课题在TbDyFe合金的基础上加入Ho元素，获得磁致伸缩大、磁滞小的超磁致伸缩材料，并且通过高温热处理和磁场热处理进一步改进合金性能。通过X射线衍射仪、扫描电镜、差热分析设备、多参数磁测试系统和振动样品磁强计等仪器对样品显微组织、相变过程和磁性能进行了测试分析。
　　使用真空电弧炉制备成分为x(Tb0.15Ho0.85Fey)+(1-x)(Tb0.3Dy0.7Fey)(y=1.85,1.9,2.0)的样品，在真空中进行1000℃保温1天，950℃保温5天的热处理。对x(Tb0.15Ho0.85Fe2)+(1-x)(Tb0.3Dy0.7Fe2)合金的研究发现，样品组织以REFe2相为基体，含有少量的REFe3相。热处理可使REFe3相的减少，有利于得到单相合金。对退火态样品进行差热分析，确定了样品的包晶温度。合金在0≤x≤0.1区间时，随x的增加合金的磁致伸缩缓慢减小；在0.1≤x≤0.3区间时，合金的磁致伸缩快速减小。当磁场H＞320 kA/m时，磁致伸缩逐渐趋近饱和。H=320 kA/m时，x=0.1的合金在平行于磁场方向的磁致伸缩λ∥=725×10-6。随着Ho含量的进一步的增加，合金的磁致伸缩降低。
　　对 x(Tb0.15Ho0.85Fe1.9)+(1-x)(Tb0.3Dy0.7Fe1.9)合金的研究发现，x=0.3合金在320 kA/m时的λ∥=750×10-6，饱和磁致伸缩可达到810×10-6。研究发现磁场热处理和施加压力可进一步提高合金的磁致伸缩性能。论文还研究了x(Tb0.15Ho0.85Fe1.85)+(1-x)(Tb0.3Dy0.7Fe1.85)合金的显微组织与磁致伸缩。合金组织中未出现REFe3相，但含有较多的富稀土相。
　　通过研究发现合金成分为Tb0.26Dy0.49Ho0.25Fe1.9的样品具有很好的磁致伸缩性能。应选择Tb原子比为0.26，Ho原子比在0.25以上，Fe原子比为1.9。磁致伸缩能够达到800×10-6，滞后宽度小于5 kA/m。

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第一章 绪论

1.1 磁致伸缩理论

1.2 稀土-铁超磁致伸缩材料的发展

1.3 超磁致伸缩材料的制备技术与热处理

1.4 超磁致伸缩材料的应用

1.5 研究目的与内容

第二章 样品制备与分析方法

2.1 样品制备与热处理

2.2 分析方法

第三章 x(Tb0.15Ho0.85Fe2)+(1-x)(Tb0.3Dy0.7Fe2)合金的结构与磁特性研究

3.1 合金的结晶过程

3.2 合金的显微组织

3.3 合金的结构分析

3.4 合金的磁特性

3.5 本章小结

第四章 x(Tb0.15Ho0.85Fey)+(1-x)(Tb0.3Dy0.7Fey)(y=1.85,1.9)合金的结构与磁致伸缩

4.1 x(Tb0.15Ho0.85Fe1.9)+(1-x)(Tb0.3Dy0.7Fe1.9)合金组织与磁致伸缩

4.2 x(Tb0.15Ho0.85Fe1.85)+(1-x)(Tb0.3Dy0.7Fe1.85)合金的结构及组织

4.3 Fe含量对磁致伸缩性能的影响

4.4 本章小结

第五章 Tb0.26Dy0.74-xHoxFe1.9合金的结构与磁致伸缩

5.1 合金的结构与显微组织

5.2 合金的磁致伸缩性能

5.3 Tb0.26Dy0.49Ho0.25Fe1.9(x=0.25)合金的凝固过程

5.4 磁场热处理对 Tb0.26Dy0.49Ho0.25Fe1.9合金磁致伸缩性能的影响

5.5 加压对Tb0.26Dy0.49Ho0.25Fe1.9合金磁致伸缩性能的影响

5.6 本章小结

第六章 结论

参考文献

攻读学位期间所获得的相关科研成果

致谢