Fe-Ga合金的多功能特性研究.pdf

1、相對(duì)于脆性的稀土金屬間化合物，新型磁致伸縮材料Fe-Ga固溶體具有更低的驅(qū)動(dòng)場(chǎng)、更好的延展性、低廉的價(jià)格和很好的溫度穩(wěn)定牲,因此引發(fā)了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。Fe-Ga合金的結(jié)構(gòu)和磁性對(duì)成分和熱處理工藝都十分敏感，蘊(yùn)含著豐富的固態(tài)相變，從而可通過(guò)調(diào)控結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多功能特性。本文采用XRD、TEM、熱分析和磁性測(cè)量研究了Fe-Ga合金中的BCC→FCC擴(kuò)散型相變;并通過(guò)調(diào)控?zé)崽幚碇贫戎苽淞薆CC/FCC復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，觀察到了變號(hào)磁致伸縮、壓磁

2、補(bǔ)償和阻尼增強(qiáng)等新現(xiàn)象，拓展了Fe-Ga合金的功能特性。主要結(jié)果如下:
　　研究揭示了Fe73Ga27合金B(yǎng)CC→FCC擴(kuò)散型固態(tài)相變過(guò)程，為制備復(fù)合結(jié)構(gòu)材料奠定基礎(chǔ)。根據(jù)貝恩關(guān)系，F(xiàn)e-Ga合金體心立方(BCC)相向面心立方(FCC)L12相轉(zhuǎn)變時(shí)不僅需要大的晶格應(yīng)變，而且原子位置要進(jìn)行交換（Fe或Ga的位置互換）。因此，該過(guò)程不僅需要克服兩種結(jié)構(gòu)間的巨大勢(shì)壘，而且動(dòng)力學(xué)非常緩慢。采用X射線衍射(XRD)及透射電子顯微鏡(TEM

3、)，發(fā)現(xiàn)亞穩(wěn)條件下制備的Fe73Ga27合金為BCC平均結(jié)構(gòu)，升溫DSC和M-TG分析表明，亞穩(wěn)的BCC-Fe73Ga27合金首先經(jīng)歷居里轉(zhuǎn)變（TC=698.6K），然后分別在720K、908.9K和949K開(kāi)始發(fā)生DO3para.(BCC)→L12frro.(FCC)→DO19para(HCP)→B2para（有序BCC）轉(zhuǎn)變。由于BCC→FCC擴(kuò)散型相變的大勢(shì)壘、低動(dòng)力學(xué)、成分變化等特征，即使在L12相區(qū)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間熱處理，F(xiàn)e73G

4、a27中也不能得到單相L12結(jié)構(gòu)，仍有剩余的BCC結(jié)構(gòu)存在。在803K時(shí)效處理1個(gè)月形成以L12相為主、BCC相為輔的復(fù)合結(jié)構(gòu)。振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)測(cè)量表明L12相的形成導(dǎo)致合金的磁化強(qiáng)度、磁晶各向異性和矯頑力提高，但磁致伸縮系數(shù)由正值變?yōu)樨?fù)值。
　　發(fā)現(xiàn)BCC/FCC復(fù)合結(jié)構(gòu)的Fe73Ga27合金具有變號(hào)磁致伸縮、壓磁補(bǔ)償和阻尼增強(qiáng)等新效應(yīng)。基于Fe-Ga中的BCC→FCC擴(kuò)散型相變，通過(guò)改變時(shí)效時(shí)間，制備出不同BCC/FC

5、C體積比的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。由于正磁致伸縮BCC相與負(fù)磁致伸縮FCC相在壓應(yīng)力和外磁場(chǎng)中的疇變路徑不同，發(fā)現(xiàn)1）弱磁晶各向異性的BCC相在磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下先于FCC相產(chǎn)生90°疇變，從而展現(xiàn)出低場(chǎng)正磁致伸縮、高場(chǎng)負(fù)磁致伸縮的變號(hào)現(xiàn)象;2）在壓應(yīng)力作用下，正磁致伸縮BCC相磁矩向垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)而負(fù)磁致伸縮FCC相磁矩向平行應(yīng)力方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)壓磁補(bǔ)償效應(yīng);3）應(yīng)力卸載過(guò)程中，兩相疇變的競(jìng)爭(zhēng)作用阻礙了90°疇壁的不可逆移動(dòng)，耗散大量的彈性能，從而顯著