PDF《高鹏飞 刘铁 柴少伟 董蒙 王强》

720 mm/h 时合金在外加磁 场强度为5000 Oe无压应力下的最大磁致伸缩系数 为1011 ppm. Palit等[11] 使用定向凝固法制备的沿 ?112?方向择优取向的Tb-Dy-Fe合金在5000 Oe无 压应力下的最大磁致伸缩系数接近

1300 ppm. 沿?110? 和?112? 方向择优取向的 Tb-Dy-Fe 合金需要 在较高的外加磁场或较大的压应力下才能显现出 高的磁致伸缩性能. 在定向凝固中亦有籽晶法可以 制备出具有?111? 取向的单晶稀土 -铁基合金 [13,14] . 然而该方法生长速率缓慢, 制备效率较低, 同时由 于稀土元素的挥发和较慢的生长速率 [15] 使得合金 基体中出现大量魏氏体 (Tb, Dy)Fe3 组织, 对机械 性能产生不利的影响. 此外, 尽管烧结法和黏结法 ? 国家自然科学基金 (批准号: 51425401, 51574073, 51174056) 和中央高校基本科研业务费 (批准号: N140901001, N130302005) 资助的课题. ? 通信作者. E-mail: [email protected]. ?

2016 中国物理学会 Chinese Physical Society http://wulixb.iphy.ac.cn 038104-1 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 65, No.

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038104 也能制备出沿 ?111? 方向择优取向的稀土 -铁基复 合材料 [16,17] , 但是和定向凝固法制备的沿 ?110? 和?111? 取向的合金相比在磁致伸缩性能上仍存在较 大差距. 近年来随着科学技术的发展, 强磁场 (通常指 的是磁感应强度大于

2 T 的磁场) 作为一种非接 触作用被广泛应用于如凝固等 [18?25] 材料制备过 程中. 通过强磁场对物质产生的洛伦兹力和磁化 力作用, 以及对具有磁晶各向异性晶体产生的磁 力矩作用, 强磁场可以显著影响晶体的生长过程 并诱导晶体发生同磁场方向呈特定关系的晶体取 向[26,27] . 最近, 本课题组将磁感应强度为 4.4 T 的 强磁场施加到 Tb0.3Dy0.7Fe1.9 合金的自由凝固过 程, 在1.5 ? C/min 的冷却速率下得到 (Tb, Dy)Fe2 相呈高 ?111? 取向的凝固组织, 同时合金的最大磁 致伸缩系数、在低场区的磁致伸缩性能、动态磁 致伸缩系数和磁机械耦合系数等均得到了显著提 高. 但是, 较低的冷却速率也导致合金中出现了魏 氏体组织 [18,19] . 根据磁场诱导晶体发生取向的相 关理论, 物质具有磁晶各向异性、 在磁场中的磁化 能大于热扰动能、 充分的作用时间及旋转空间是 物质在强磁场作用下发生旋转取向的四个必要条 件[26,27] . 这就意味着在实现晶体取向的基础上, 如 果进一步提高磁感应强度必然可以通过提高磁力 矩而提高晶体发生旋转取向的效率, 缩短取向时 间. 因此, 通过增大所施加磁场的磁感应强度, 有 可能在更大的冷却速率下制备出具有高 ?111? 取向 的Tb-Dy-Fe合金, 进而提高材料的制备效率, 并抑 制魏氏体组织的形成, 实现提高材料综合性能的目 的. 本文在不同磁感应强度及冷却速率下进行了 Tb0.27Dy0.73Fe1.95 合金的凝固实验, 考察了磁感应 强度及冷却速率对合金中 (Tb, Dy)Fe2 相取向行为 及合金磁性能的影响规律, 初步讨论了磁感应强度 及冷却速率对 Tb0.27Dy0.73Fe1.95 合金在凝固过程 中凝固组织产生影响的作用机理.

2 实验方法 本实验采用真空感应熔炼的方法熔炼母合金, 原材料选用纯度为 99.9% 的Tb, Dy, Fe 纯物质, 制 备出来的 Tb-Dy-Fe 合金锭经化学成分分析得到合 金的原子比为 Tb0.27Dy0.73Fe1.95, 通过金相分析确 认母合金凝固组织均匀. 将熔炼好的母合金线切割 成Φ10 mm *