第三组元(C、B)添加对Fe83Ga17合金相结构和磁致伸缩性能的影响

为了研究非平衡凝固条件下(Fe83Ga17)100-xMx(x=0、0.5、1、1.5;M=C、B)合金的相组成及其磁致伸缩性能,采用吹铸的方式制备了(Fe83Ga17)100-xMx,(x=0、0.5、1、1.5;M=C、B)合金,结果表明,合金保持了A2(bcc-Fe(Ga))相结构.C、B元素对合金微观组织产生了很大影响,C完全固溶于bcc-Fe中,B于晶界处大量富集,晶粒形状呈区域定向排列.添加C、B均对Fe83Ga17合金的磁致伸缩性能产生了抑制作用.添加C增大了弹性模量,当x=1时磁致伸缩值最大;添加B对合金组织产生了巨大影响,随着B含量的增加形成了明显的铸造织构,并且生成了富含Fe2B的相,x=1.5时磁致伸缩值最大.     

〈110〉轴向取向Fe83Ga17合金中原子间作用与磁致伸缩的关系

采用定向凝固的方法制备出棒状〈110〉轴向取向多晶Fe83Ga17样品,Fe83Ga17合金样品经过淬火处理后,饱和磁致伸缩应变λs可以达到2.42×10-4。实验发现样品的磁致伸缩应变与合金中的短程序密切相关。淬火处理后样品的磁性Fe原子周围的原子占位发生了改变,合金部分有序。文中采用"原子对模型"(pairmodel),从能量最小原理出发,分析讨论了Fe Ga合金中原子对间的相互作用与磁致伸缩应变的关系。     

Al掺杂对Fe81Ga19合金相结构和磁致伸缩性能的影响

实验选取非自耗真空电弧炉熔炼合金锭,并对合金的相结构及磁致伸缩性能进行研究。研究结果表明,在Fe-Ga合金中掺入Al元素来替代Ga元素的占位后,Fe₈₁Ga_19-xAl_x合金仍然以A2相为主,其基本结构为α-Fe体心立方结构,晶粒由之前细长的不规则多边形变为长条状的柱状晶,并且柱状晶的取向性显著增强;当x=3.5时合金的饱和磁致伸缩值为202×10^-6,约为x=0时的4倍。磁致伸缩性能的提高主要归因于掺Al后Fe-Ga合金的A2相沿[100]的择优取向以及Al原子进入Fe-Ga合金晶格引起的晶格畸变。     

元素替代、掺杂对Fe-Ga合金结构和磁致伸缩性能影响的研究进展

Fe-Ga合金是一种新型磁致伸缩材料,它的高强度、良好韧性、低场高磁致伸缩性能和低成本等优异特性使其具有广泛的商业应用。然而,实际制备的Fe-Ga合金的磁致伸缩数系数很小,提高Fe-Ga合金的磁致伸缩性能成为人们关注的课题。元素替代和掺杂是改善新型Fe-Ga磁致伸缩材料性能的一种有效方法。综述了近几十年来元素替代和掺杂对Fe-Ga磁致伸缩合金结构和性能的影响,并总结了各种元素替代和掺杂的研究进展。在此基础上,指出了元素替代和掺杂在改善Fe-Ga合金性能中存在的问题及今后的发展方向。     

Fe及Fe83Ga17和Fe83Ga17Pr0.3合金的微结构与磁致伸缩性能

本研究对比研究了Fe、Fe_(83)Ga_(17)及Fe_(83)Ga_(17)Pr_(0.3)磁致伸缩材料的微结构与磁致伸缩性能。采用真空非自耗电弧炉在氩气保护下熔炼制备了合金样品。采用X射线衍射仪(XRD)和光学显微镜(OM)分析观察了合金样品的晶体结构和显微组织。采用扫描电镜配合能谱仪(SEM/EDS)测定了稀土Pr元素在Fe_(83)Ga_(17)Pr_(0.3)合金中的分布。通过电阻应变法测量了合金的磁致伸缩性能。结果表明:Fe和Fe_(83)Ga_(17)合金均由单一的bcc结构A2相组成,而Fe_(83)Ga_(17)Pr_(0.3)合金由A2主相和少量的富稀土Pr相组成。稀土Pr掺杂使合金中的A2相沿〈100〉晶向择优取向。Fe及Fe_(83)Ga_(17)和Fe_(83)Ga_(17)Pr_(0.3)合金的微观组织分别呈现细长的条状晶、晶粒粗大的等轴晶和晶粒细小的柱状晶。Fe的磁致伸缩系数为负值,而Fe_(83)Ga_(17)和Fe_(83)Ga_(17)Pr_(0.3)合金的磁致伸缩系数均为正值,三种材料的磁致伸缩系数绝对值的排序为FeFe_(83)Ga_(17)Fe_(83)Ga_(17)Pr_(0.3)。     

Fe-Ga-B合金室温塑性及轧制材料磁致伸缩性能

研究了0.5%(原子分数)B对Fe83 Ga17合金室温力学性能的影响及(Fe81 Ga19)99.5 B0.5轧制薄片磁致伸缩性能.结果表明,少量B添加提高了Fe-Ga合金的室温塑性,实现(Fe81 Ga19)99.5 B0.5合金的轧制成形.热处理对(Fe81 Ga19)99.5 B0.5合金薄片材料磁致伸缩性能有很大影响.在同一热处理制度条件下,磁致伸缩性能随变形量的增加而减小;对于变形量为93.5%的样品,同一热处理时间,样品磁致伸缩性能随热处理温度的升高而增加,同一热处理温度时,样品磁致伸缩性能都表现出先升高后降低的变化趋势,样品在1300℃保温2h后,磁致伸缩性能最好,达到1.65×10-4.热处理对(Fe81 Ga19)99.5 B0.5合金薄片材料磁致伸缩性能的影响归因于对样品织构的影响.具有{100}＜012＞织构样品的磁致伸缩性能最高,而{111}＜110＞和{111}＜112＞织构对应的磁致伸缩性能较低.     

快淬和退火对Fe_(83)Ga_(17)Ce_(0.8)合金结构和磁致伸缩性能的影响

采用电弧熔炼法制备了稀土Ce掺杂的Fe83Ga17Ce0.8铸态合金,然后对其进行快淬处理,获得Fe83Ga17Ce0.8快淬态合金,最后对Fe83Ga17Ce0.8快淬态合金在1 223K下进行退火热处理5h。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜及能谱仪(SEM/EDS)和磁致伸缩测试方法研究了快淬和退火对合金结构和磁致伸缩性能的影响。结果表明,Fe83Ga17Ce0.8铸态合金由bcc结构的Fe(Ga)相和少量的CeFe2第二相组成。Fe83Ga17Ce0.8快淬态合金除了含有大量的Fe(Ga)相和少量的CeFe2相外,合金中还出现了非对称DO3结构的Fe3Ga相。Fe83Ga17Ce0.8快淬态合金经退火热处理后,合金中的CeFe2相转化为贫稀土Ce2Fe17相。在外磁场为557kA/m时,Fe83Ga17Ce0.8快淬态合金的磁致伸缩系数(3.82×10-4)明显大于铸态合金(3.56×10-4)和退火态合金(1.82×10-4)的磁致伸缩系数。     

热处理对快淬Fe83Ga17Ce0.8合金结构和磁致伸缩性能的影响

采用电弧熔炼法制备了稀土Ce掺杂的Fe83Ga17Ce0.8铸态合金,然后对其进行快淬处理,获得快淬态Fe83Ga17Ce0.8合金,最后对快淬态Fe83Ga17Ce0.8合金在不同温度(850℃、950℃和1050℃)下进行退火处理5h.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜及能谱仪(SEM/EDS)和磁致伸缩测试方法研究了退火温度对合金结构和磁致伸缩性能的影响.结果表明,快淬态Fe83Ga17Ce0.88合金经退火处理后,合金中的CeFe2相转化为贫稀土Ce2Fe17相.随退火温度的升高,合金的磁致伸缩系数绝对值先减小后大幅度增大.退火温度为1050℃时,合金的磁致伸缩系数达最大(在外磁场为398 kA/m时,磁致伸缩系数为656×10-6).磁致伸缩系数的增大与该合金中形成较多的Ce2Fe17相以及合金中A2相沿[100]方向择优取向有关.     

Fe71.3 Ga28.7的结构调控与磁致伸缩性能研究

研究了区熔定向凝固速度与热处理制度对Fe_(71.3)Ga_(28.7)合金的显微组织、晶体结构与取向规律的影响。结果表明,区熔速度为72 mm/h时,得到的是A2相,而区熔速度为36 mm/h时,得到的是A2+D0_3相,并发现区熔速度较小时,会在合金棒中形成较强的η-型纤维织构;在680℃下淬火处理可以大大提高材料的磁致伸缩性能,不过在580℃下淬火处理或在705℃下炉冷处理时,会得到L1_2相,导致磁致伸缩系数为负值。     

热处理对Fe81Ga19合金组织结构与磁致伸缩性能的影响

采用电弧熔炼法制备了Fe81Ga19合金多晶样品,研究了不同热处理工艺对合金组织结构及磁致伸缩性能的影响.样品经过700℃、800℃和900℃保温后采用空冷、炉冷和淬火3种冷却方式.结果显示,经过不同热处理后样品的微观组织均为单相bcc结构,而磁致应变从34×10-8到94×10-6不等;当热处理温度为800℃时,淬火处理后可获得较好的磁致伸缩性能(88×10-6),而热处理温度较高(900℃)时,采用炉冷的方式可获得较好的磁致伸缩性能(94×10-6).推测热处理方式和晶体取向对Fe81Ga19合金磁致伸缩性能有较重要的影响.     

用人工神经网络研究合金元素对NdFeB永磁体磁性能的影响

为了系统研究合金元素对Nd-Fe-Co-Zr-B系永磁合金磁性能的影响，采用均匀设计方法设计了Nd、Co、Zr和B的4因素6水平U18（6^4）试验方案，根据试验结果，建立了合金成分与磁性能之间的人工神经网络（ANN）预测模型。利用该预测模型获得的成分-性能的二维曲线、三维曲面及等高线图，研究了单个合金元素以及多元素间的交互作用对NdFeB磁体磁性能的影响规律。结果表明：预测结果与实测结果吻合良好，预测精度高；Nd、Zr为提高矫顽力Hcj而降低剩磁Br的元素；Co、B则对提高Br有利而对提高Hcj不利；合金元素对Hcj与Br的影响呈相反的趋势；元素间交互作用对磁性能影响显著。     

元素Zr添加对铸态Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金组织与磁致伸缩性能的影响

采用高真空电弧炉制备了Tb0.3Dy0.7Fe1.95-xZrx（x=0、0.03、0.06、0.09）合金,研究了不同Zr含量Tb0.3Dy0.7Fe1.95-xZrx（x=0、0.03、0.06、0.09）合金的晶体结构、微观组织及磁致伸缩性能。结果表明添加Zr后的Tb0.3Dy0.7Fe1.95-xZrx（x=0.03、0.06、0.09）合金基体相仍保持为MgCu2（C15型）立方Laves相结构,Zr添加后取代了Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金中的稀土原子Tb、Dy而使晶格常数减小。添加Zr后,初生相ZrFe2的形成使得凝固液体富稀土从而抑制了RFe3有害相的生成,Zr在基体相RFe2中有限固溶而在富稀土相Re中不溶。初生相ZrFe2（C15型）可溶于与自身结构相同的RFe2（C15型）相中形成（Re、Zr）Fe2相。当Zr含量x=0.09时,Zr的溶解过饱和,从而在（Re、Zr）Fe2基体相上析出了富Zr相。Zr的添加量x对磁致伸缩的影响很大,少量Zr的添加对磁致伸缩的提高有利,但当含量x=0.09时,由于富Zr相,富Re相的析出对磁致伸缩的提高不利,但相对于Tb0.3Dy0.7Fe1.95母合金有少量提高。     

新型磁致伸缩材料Fe-Ga合金的研究进展

Fe-Ga合金具有饱和磁场低、磁导率高、强度高、脆性小和温度特性好等优点,而且价格较低廉,使Fe-Ga合金在磁致伸缩器件领域具有广阔的应用前景.综述了该合金最近的研究工作,包括磁致伸缩机理、制备与热处理工艺以及提高和改善Fe-Ga合金性能的途径,并展望了今后Fe-Ga合金的发展.     

添加元素Al对Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金组织结构及性能的影响

研究了Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金中添加少量Al替代Fe时,对合金晶体结构、显微组织、磁致伸缩系数影响.结果发现,添加Al没有改变合金的晶体结构,随着Al添加量的增加,晶体显微组织中的析出物增加;在一定的磁场强度下,磁致伸缩系数随Al添加量而变化,当磁场强度低于40kA/m时,磁致伸缩系数随Al添加量的变化曲线出现一峰值,当磁场强度高于40kA/m时,磁致伸缩系数随Al添加量的增加而降低.     

V元素对Fe-16Cr-2.5Mo合金磁机械阻尼的影响

本实验制备了四种具有不同Ⅴ含量(0％、0.05％、0.1％和0.2％,质量分数)的Fe-16Cr-2.5Mo阻尼合金.通过光学显微镜观察其微观结构,并通过倒扭摆内耗仪来测试其阻尼性能.通过XRD在施加饱和磁场条件下测量了Fe-16Cr-2.5Mo合金的饱和磁致伸缩系数,并通过振动样品磁强计测量其磁性能.结果表明,V的添加使Fe-16Cr-2.5Mo基合金的晶胞收缩.同时,Ⅴ造成的固溶强化和细晶强化使合金的强度和韧性逐渐提高.在外磁场的作用下,Ⅴ元素的添加导致合金出现负磁致伸缩现象,且随着Ⅴ浓度的升高,合金的磁致伸缩系数绝对值增大、阻尼性能提高.     

合金元素对Sm2Fe17Nx微观结构和性能的影响

综述了合金元素的添加对Sm2Fe17Nx稀土永磁材料的微观结构以及性能的影响.介绍了取代元素的分类,从理论和研究现状等方面分析和总结了合金元素对Sm2Fe17Nx稀土永磁材料的热稳定性、磁性能以及工艺性能的影响规律,并对今后Sm2Fe17Nx稀土永磁材料的研究和开发提出了建议.     

合金元素对Sm2Fe17Nx微观结构和性能的影响

综述了合金元素的添加对Sm2Fe17Nx稀土永磁材料的微观结构以及性能的影响。介绍了取代元素的分类，从理论和研究现状等方面分析和总结了合金元素对Sm2Fe17Nx稀土永磁材料的热稳定性、磁性能以及工艺性能的影响规律，并对今后Sm2Fe17Nx稀土永磁材料的研究和开发提出了建议。     

真空磁场热处理对Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金磁致伸缩性能的影响

研究了磁场热处理对Tb0.3Dy0.7Fe1.95多晶合金磁致伸缩性能的影响.将定向凝固得到的多晶合金,在真空条件下,加热到居里点附近不同温度,在加磁场下保温一定时间后冷却到室温,测量其磁致伸缩系数,并且进行X衍射分析.实验结果表明,在稍低于居里点的温度,沿垂直于棒的轴线加磁场保温一定时间后冷却,合金的磁致伸缩系数明显提高,沿样品棒轴线的晶体取向有一定程度的改变.     

Co对Nd-Fe-Al大块非晶合金的晶化行为和磁性能的影响

采用示差扫描量热法(DSC)，X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)研究了Co对Nd—Fe-Al大块非晶合金的非晶形成能力，晶化行为和磁性能的影响。结果表明：加入Co元素后可以显著提高Nd—Fe-Al大块非晶合金的非晶形成能力以及提高合金的居里温度。Nd60Fe30-xAl10Cox(z=0、5、10)大块非晶合金在室温有较高的内禀矫顽力，具有硬磁性。内禀矫顽力随着Co含量的增加变化不大．但是饱和磁化强度和剩磁则随着Co含量的增加有所下降。Nd60Fe3-xAl10Cox(x=0、5、10)大块非晶合金具有的硬磁性能来自于非晶相。合金少量晶化后，磁性能变化不大。完全晶化后合金的硬磁性迅速消失。