專利名稱：一種稀土-鐵合金磁致伸縮材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稀土鐵合金磁致伸縮材料，特別提供了一種(Tb、Dy、Pr)-Fe合金磁致伸縮材料。
稀土—鐵形成MgCu2型Laves相化合物(RFe2)具有很大的磁致伸縮率，它們的磁晶各向異性常數(shù)往往很高，其中尤以TbFe2的磁致伸縮和磁晶各向異性常數(shù)最大，只有在高磁場對，它們才產(chǎn)生較大的磁致伸縮值。但是，在實(shí)際應(yīng)用磁致伸縮材料時(shí)，卻要求在較低磁場即能獲得較大的磁致應(yīng)變，這就要求材料具有較大的磁致伸縮而其各向異性常數(shù)不大。由兩種具有磁致伸縮符號相同，而磁晶各向異性常數(shù)的符號相反的二元化合物RFe2，可降低其磁晶各向異性常數(shù)，但仍保持具有較大的磁致伸縮。例如Tb1－xDyxFe2或Tb1－xPrxFe2等。
本發(fā)明的目的在于提供一種各向異性更低，磁伸性能更好的稀土—鐵贗二元合金磁致伸縮材料。
本發(fā)明提供了一種稀土—鐵合金磁致伸縮材料，屬于(TbDy)Fe2贗二元化合物，其特征在于以Pr部分替代Dy，其化學(xué)成份為(原子比)Tb1－x－yDyxPryFeu其中0.5≤x≤0.75，0.05≤y≤0.2，x＋y≤0.80，1.75≤u≤2.0。其中的Fe還可用Al或Mn部分替代，化學(xué)成份為Tb1－x－yDyxPry(Fe1-vMv)u，其中的M為Al或Mn，0.02≤v≤0.2，X、y、u同上。
在(Tb，Dy)Fe2贗二元化合物中，以Pr部分替代Dy的濃度y≤0.2原子比時(shí)，對其居里溫度影響不大，若y＞0.2原子比時(shí)，其居里溫度將大幅度降低，y＜0.05原子比時(shí)，對降低磁晶各向異性常數(shù)，或改善磁致伸縮性能的作用太弱，合金中Tb的濃度不小于0.2原子比，不大于0.4原子比，因此x＋y≤0.8。以Al或Mn部分置換Fe時(shí)，除引起化合物的磁晶各向異性發(fā)生變化，在一定的置換濃度范圍，對改善其低磁場的磁致應(yīng)變有利外，RFe2化合物的均勻范圍，將隨Al或Mn的置換濃度增高，而略向化學(xué)計(jì)量的富Fe一側(cè)移動，v＜0.02原子比時(shí)，這些作用很微弱，v＞0.2時(shí)，則合金的居里溫度和磁致伸縮特性將大幅度降低，合金中Fe與Al或Mn的總濃度u＞2.0，則合金中1∶3相(RFe3)含量較多，u＜1.75，則合金中的富稀土相含量較多，這二者均將損害合金的磁致伸縮特性。
多晶磁致伸縮材料中的一些晶粒，如果對其主軸是無規(guī)分布的，則由于磁致伸縮是各向異性的，在溫度低于居里點(diǎn)，并在磁場作用下，材料內(nèi)部就產(chǎn)生不均勻應(yīng)變，從而阻礙磁疇疇壁移動，因?yàn)橐_(dá)到換能目的，疇壁移是必須的，因此晶粒無規(guī)分布的多晶稀土磁致伸縮材料不可能實(shí)現(xiàn)有效動態(tài)范圍的換能目的，解決的途徑是制成晶粒取向多晶稀土磁致伸縮材料，因而我們采用下述方法制備合金合金按上述比例配制后在電弧爐中熔煉，然后在磁懸浮水冷坩堝中熔煉，并用Czochr aski法生長出棒材。下面通過實(shí)例詳述本發(fā)明附

圖1(Dy0.65Tb0.25Pr0.1)(Fe1.95Al0.05)1.85合金晶粒取向<110>，多晶棒材與晶體生長方向垂直的截面上的X射線衍射圖譜；附圖2(Dy0.6Tb0.3Pr0.1)(Fe1.95Mn0.05)1.85合金部分晶粒取向<111>及少數(shù)晶粒取取<110>多晶棒材，垂直于晶體生長方向的截面上的X射線衍射圖譜；附圖3(Dy0.6Tb0.3Pr0.1)(Fe1.95Mn0.05)1.90合金部分晶粒取向<110>及少數(shù)晶粒取向<211>多晶棒材在垂直于晶體生長方向的截面上的X射線圖譜；附圖4(Dy0.65Tb0.25Pr0.1)(Fe1.95Al0.05)1.90合金部分晶粒取向<211>多晶棒材在垂直于晶體生長方向的截面上的X射線衍射圖譜。
實(shí)例1晶粒取向<110>多晶合金(Dy0.65Tb0.25Pr0.1)(Fe1.95Al0.05)1.85棒材，合金料是先在磁控電弧爐熔煉，然后在水冷磁懸浮坩蝸，用Czochralski法生長的，X-射線投射到與晶體棒材生長方向垂直的截面上，即棒材的橫截面上的X射線衍射圖普如圖1所示。從圖可見，其晶粒取向?yàn)?amp;lt;110>方向，在室溫2KOe磁場，它的磁致伸縮率λ為760ppm。
實(shí)例2部分晶粒取向<111>及少數(shù)晶粒取向<110>多晶合金(Dy0.6Tb0.3Pr0.1)(Fe1.95Mn0.05)1.85棒材，合金料也是先在磁控電弧爐熔煉，然后在磁懸浮水冷坩堝，用Czockralski法生長的棒材，X射線投射到與晶體生長方向垂直的截面上，即棒材的橫截面上的X射線衍射圖譜如圖2所示。從圖2可見，部分晶粒取向?yàn)?amp;lt;111>方向，還有少數(shù)晶粒取向?yàn)?110)，在室溫2KOe磁場，它的磁致伸縮率λ為750ppm。
實(shí)例3部分晶粒取向<110>及少數(shù)晶粒取向<111>多晶合金(Dy0.6Tb0.3Pr0.1)(Fe1.95Mn0.05)1.90棒材，制備方法與(1)及(2)一樣，X射線投射到與晶體生長方向垂直的截面上，即棒材的橫截面上的X射線衍射圖譜如圖3所示。從圖3可見，部分晶粒取向?yàn)?amp;lt;110>，另有少數(shù)晶粒取向?yàn)?amp;lt;111>，在室溫2KOe磁場，其磁致伸縮率(在測量方向與磁場方向平行時(shí))λ″為730ppm。
實(shí)例4部分晶粒取向<211>多晶合金(Dy0.65Tb0.25Pr0.1)(Fe1.95Mn0.05)1.90棒材，其制備方法與(1)或(2)相同，X射線投射到與晶體生長方向垂直的截面上，即棒材的橫截面上的X射線衍射圖譜如圖4所示。從圖可見，其部分晶粒取向?yàn)?amp;lt;211>，在室溫，2KOe磁場，其磁致伸縮率為λ″為700ppm。
權(quán)利要求
1.一種稀土—鐵合金磁致伸縮材料，屬于(TbDy)Fe2贗二元化合物，其特征在于以Pr部分替代Dy，其化學(xué)成份為(原子比)Tb1－x－yDyxPryFeu其中0.5≤x≤0.75，0.05≤y≤0.2，x＋y≤0.80，1.75≤u≤2.0。
2.按權(quán)利要求1所述磁致伸縮材料，其特征在于其中的Fe還可用Al或Mn部分替代，化學(xué)成份為Tb1－x－yDyxPry(Fe1－vMv)u其中的M為Al或Mn，0.02≤v≤0.2，y、u同上。
3.權(quán)利要求1，2所述稀土—鐵合金磁致伸縮材料制備方法，其特征在于合金配制后在電弧爐中熔煉，然后在磁懸浮水冷坩堝中熔煉，并用Czochr aski法生長出棒材。
全文摘要
一種稀土-鐵合金磁致伸縮材料，屬于(TbDy)Fe
文檔編號C30B29/10GK1125265SQ9411270
公開日1996年6月26日 申請日期1994年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月21日
發(fā)明者吳昌衡, 王博文, 金希梅, 莊育智, 李強(qiáng), 張一玲 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所, 武漢工業(yè)大學(xué)