PDF《高鹏飞 刘铁 柴少伟 董蒙 王强》

15 mm 的圆柱形样品经打磨和清洗 后封装于充有氩气保护的石英管中. 将样品固定在 置于超导强磁体内的感应加热装置中并处于磁场 的中心位置. 将试样从室温加热至

1350 ? C, 保温

5 min 后以不同冷却速率降温至

800 ? C, 然后关闭 加热电源, 使样品随炉冷却至室温. 采用的磁场条 件分别为4, 4.4, 6, 8和10 T, 冷却速率分别为2, 4, 5,

6 和8?C/min, 共18 个试样. 开始励磁、 降磁的 温度都为

800 ? C. 将凝固后的试样沿横、 纵截面切 开后打磨、 抛光. 通过金相显微镜观察试样的微观 组织;

采用 X 射线衍射仪 (XRD)(Cu Ka) 对合金平 行于磁场方向截面上的 (Tb, Dy)Fe2 相的晶体学取 向进行分析;

使用振动样品磁强计 (VSM) 测试了 试样的磁滞回线;

利用静态电阻应变仪对部分样品 进行了无压应力下磁致伸缩性能的检测.

3 实验结果 3.1 强磁场对Tb0.27Dy0.73Fe1.95 合金磁致伸缩性能的作用效果 根据本课题组先前的研究结果, 首先进行了 有、 无4.4 T 强磁场作用和5 ? C/min的冷却速率时 合金的凝固实验. 图1为在有、 无强磁场作用时凝 固的试样沿平行于磁场方向截面的 XRD 谱线. 可 以看出, 在无磁场作用下, 试样中 (Tb, Dy)Fe2 相 的晶体取向呈随机分布;

而将 4.4 T 强磁场作用于 Tb0.27Dy0.73Fe1.95 合金的凝固过程后, 试样中的 (Tb, Dy)Fe2 相沿 ?111? 方向择优取向. 图2为无 图1在有、 无4.4 T 强磁场作用下以

5 ?C/min 冷却速率凝固 的Tb0.27Dy0.73Fe1.95 合金沿平行于磁场方向截面的 XRD 谱线 (图中仅标出了 (Tb, Dy)Fe2 相的衍射峰) Fig. 1. XRD patterns of Tb0.27Dy0.73Fe1.95 alloys solidi- ?ed under

5 ?C/min cooling rate with and without 4.4 T high magnetic ?eld in the plane parallel to the magnetic ?eld direction (only (Tb, Dy)Fe2 phase peak). 038104-2 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 65, No.

3 (2016)

038104 图2在有、 无4.4 T 强磁场作用下以

5 ?C/min 冷却速率 凝固的 Tb0.27Dy0.73Fe1.95 合金在无压应力下的磁致伸 缩曲线 Fig. 2. Magnetostrictive curve of under free pressure Tb0.27Dy0.73Fe1.95 alloy solidi?ed under

5 ?C/min cooling rate with and without 4.4 T high magnetic ?eld. 压应力下试样沿平行于磁场方向的磁致伸缩曲 线. 从图

2 可以看出, 沿?111? 方向择优取向的试样 (4.4 T) 的磁致伸缩性能远远大于随机取向的试样 (0 T), 而且在低外场作用下沿?111? 方向取向的试 样仍具有较大的磁致伸缩系数. 上述结果进一步验 证, 将强磁场作用于 Tb0.27Dy0.73Fe1.95 合金的凝 固过程可以诱导其中的 (Tb, Dy)Fe2 相沿 ?111? 方 向择优取向进而大幅提高合金的磁致伸缩性能. 另外, 上述结果也初步确定了可以发生 ?111? 取向的 磁感应强度和冷却速率范围. 在此基础上分别选取 4, 6,

8 和10 T 的磁场条件以及 2, 4,

6 和8?C/min 的冷却速率进行了系统的实验研究, 考察了磁感应 强度和冷却速率对 Tb0.27Dy0.73Fe1.95 合金凝固组 织的影响. 3.2 磁感应强度及冷却速率对(Tb, Dy)Fe2 相取向行为的影响 通过对母合金和重熔后凝固的合金进行组 织观察发现, 母合金主要由 (Tb, Dy)Fe2 相组成, 仅有少量的富稀土相分布在 (Tb, Dy)Fe2 相晶界 周围 (图3(a));

但是所有在有、无磁场作用下重 熔后凝固的试样中除了 (Tb, Dy)Fe2 相和富稀土 相外, 都出现了条状的 (Tb, Dy)Fe3 相 (如图

3 (b) 显示的在