fe72.5ga27.5磁致伸縮合金的深過(guò)冷定向凝固

1、申請(qǐng)上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文Fe72.5Ga27.5磁致伸縮合金的深過(guò)冷定向凝固磁致伸縮合金的深過(guò)冷定向凝固學(xué)生：學(xué)生：高翔導(dǎo)師：導(dǎo)師：李建國(guó)教授專業(yè)：專業(yè)：材料加工工程學(xué)科：學(xué)科：材料科學(xué)與工程上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二〇一〇年一月二〇一〇年一月摘要IFe72.5Ga27.5磁致伸縮合金的深過(guò)冷定向凝固磁致伸縮合金的深過(guò)冷定向凝固摘要磁致伸縮材料是一種新型功能材料，在外磁場(chǎng)作用下會(huì)發(fā)生長(zhǎng)度或者體積的

2、宏觀變化，是重要的傳感和微驅(qū)動(dòng)材料。目前磁致伸縮材料的研究和工程應(yīng)用，主要以TefenolD和新型FeGa合金為主。而TefenolD盡管磁致應(yīng)變巨大，但由于脆性大和成本高的原因限制了其應(yīng)用范圍。而新型FeGa合金具有優(yōu)異力學(xué)性能和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)獲得了最高達(dá)1300ppm的大磁致伸縮性能，使其具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。本文采用熔融玻璃結(jié)合循環(huán)過(guò)熱的方法，使Fe27.5at.%Ga合金獲得了0~370K的過(guò)冷度，并通過(guò)激發(fā)過(guò)冷合金

3、熔體獲得了80K過(guò)冷度下的定向凝固棒材。文章系統(tǒng)地研究了不同過(guò)冷度下的相結(jié)構(gòu)和凝固組織演化，并開展了對(duì)定向凝固試樣的凝固組織和磁致伸縮性能的研究。首先通過(guò)熔融玻璃結(jié)合循環(huán)過(guò)熱的方法，對(duì)Na2B4O7，90%NaSiCa10%B2O3（記作NaSiCaB玻璃）和9.4%SiO284.6%Na2B4O76%CaO（記作NaBSi玻璃）對(duì)Fe72.5Ga27.5合金的過(guò)冷效果分別做了分析。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)NaSiCaB玻璃凈化后，F(xiàn)e72.5Ga27

4、.5合金出現(xiàn)了嚴(yán)重的Ga元素?fù)p耗，而Na2B4O7的過(guò)冷效果十分不穩(wěn)定。采用NaBSi玻璃作為凈化劑，F(xiàn)e72.5Ga27.5合金獲得了最高達(dá)300K以上的深過(guò)冷，并可有效避免Ga元素?fù)p失的發(fā)生。此外，還討論了其他實(shí)驗(yàn)因素對(duì)于獲得過(guò)冷度的影響，然后研究了過(guò)冷Fe72.5Ga27.5合金的相結(jié)構(gòu)特征與凝固組織的演化。低過(guò)冷度下(ΔT≤200K)，合金組織以亞穩(wěn)相D03為主，L12、B2和A2等相同時(shí)存在；中等過(guò)冷度下(200K≤ΔT≤30

5、0K)，相結(jié)構(gòu)完全是亞穩(wěn)相D03，而L12，A2等相結(jié)構(gòu)在此過(guò)冷度范圍內(nèi)急劇減少；大過(guò)冷度下(300K≤ΔT)，相結(jié)構(gòu)仍是以亞穩(wěn)相D03為主，同時(shí)出現(xiàn)了新相。由XRD圖譜和DSC曲線判斷，有可能是在之前報(bào)道中提到的變形D03相(ModifiedD03)。Fe72.5Ga27.5合金的凝固組織演化隨合金過(guò)冷度呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。在低過(guò)冷度下(ΔT≤200K)，凝固組織為破碎的樹枝晶和少量的粒狀晶；在中等過(guò)冷度下(200K≤ΔT≤300K)