Fe-Ni金属基磁致伸缩材料的制备及性能分析

发布时间：2017-09-22 06:24

  本文关键词：Fe-Ni金属基磁致伸缩材料的制备及性能分析

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【摘要】：磁致伸缩材料(即金属波导丝)具有在外磁场作用下,其尺寸会发生变化,去掉外磁场后,其尺寸又恢复原来长度的特点(即磁致伸缩效应),这种材料被广泛应用于声学领域、微位移领域、高能微动力装置中。理想的金属基磁致伸缩材料应具有高机电耦合系数、好的温度特性、高居里温度及高的机械品质因数、精度高、线性及重复性好、信号稳定及使用寿命长等特点。传统的铁基、镍基金属磁致伸缩材料则存在这样或那样的缺点,为此,研究一种性能优异,可替代国外同类产品的金属基磁致伸缩材料是非常有必要的。本文通过真空熔炼和定向凝固技术对选定成分的Fe-Ni基金属磁致伸缩材料进行制备,并经必要的锻造和热处理工艺获得直径约3mm的棒材,利用电子探针分析、X射线衍射分析(XRD)、金相组织分析、力学性能和磁性能测试等手段对该材料的成分、相组成、显微结构进行了表征,测定其力学性能及磁致伸缩性能,研究了微观结构与力学性能、磁致伸缩性能之间的关系。结果表明:(1)采用真空熔炼和定向凝固技术可制备含Al、Cr、Si等合金元素的Fe-Ni金属基磁致伸缩材料,其成分变化与设计的基本一致。(2)经过1100℃锻打和600℃固溶处理可明显细化材料的显微组织,并提高了其相关性能。(3)所制得的Fe-Ni金属基磁致伸缩材料的密度为7.98g/cm3,硬度为HV308.4,抗拉强度为1036MPa,弹性模量为168GPa,磁导率最高可达12m H/m,矫顽力为604.98A/m,饱和磁感应强度高达1.79T,最大磁致伸缩系数达31ppm,室温线膨胀系数为8.5×10-6/K,电阻率为3.1μΩ·m。(4)所制得的Fe-Ni金属基磁致伸缩材料的信号放大幅度与国外同类产品相当,但波形稳定性较差。
【关键词】：Fe-Ni合金 磁致伸缩材料制备 组织 性能
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM27
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 磁致伸缩材料简介9-10
• 1.2 国内外现状及发展趋势10-15
• 1.2.1 金属或合金的组成10-12
• 1.2.2 制备技术方面的进展12-13
• 1.2.3 改性方面13-15
• 1.3 研究的目的及意义15-16
• 1.4 研究内容16-18
• 2 实验方案及方法18-32
• 2.1 实验方案制定18-19
• 2.2 实验材料及仪器设备19
• 2.3 材料制备19-21
• 2.4 组织结构观察21-22
• 2.4.1 金相显微组织观察21
• 2.4.2 电子探针SEM分析21-22
• 2.4.3 XRD测试22
• 2.5 物理机械性能测试22-32
• 2.5.1 显微硬度测量22
• 2.5.2 拉伸强度和弹性模量测量22-24
• 2.5.3 密度测量24-25
• 2.5.4 磁学性能测量25-26
• 2.5.5 磁致伸缩系数测量26-28
• 2.5.6 波形稳定性的测试28-29
• 2.5.7 电阻率的测试29-30
• 2.5.8 线膨胀系数的测量30-32
• 3 Fe-Ni金属基磁致伸缩材料的制备工艺分析32-37
• 3.1 制备的工艺流程及注意事项32-33
• 3.2 影响金属基磁致伸缩材料制备的几个关键因素33-36
• 3.3 本章小结36-37
• 4 Fe-Ni金属基磁致伸缩材料的显微组织结构观察与分析37-44
• 4.1 显微组织观察与分析37-38
• 4.2 电子探针测试结果与分析38-40
• 4.3 组织结构XRD测试结果与分析40-43
• 4.4 本章小结43-44
• 5 Fe-Ni金属基磁致伸缩材料的性能测试结果与分析44-55
• 5.1 力学性能测试结果分析44-46
• 5.1.1 显微硬度测量结果与分析44
• 5.1.2 强度测试结果与分析44-46
• 5.2 物理性能测试结果与分析46-51
• 5.2.1 密度的测量结果与分析46-47
• 5.2.2 线膨胀系数的测试结果与分析47
• 5.2.3 电导率的测试结果与分析47-49
• 5.2.4 常规磁性能测量结果与分析49-51
• 5.3 磁致伸缩性能的测试结果与分析51-52
• 5.4 波形稳定性的测试结果与分析52-54
• 5.5 本章小结54-55
• 6 结论与展望55-57
• 6.1 结论55
• 6.2 展望55-57
• 参考文献57-63
• 致谢63-65
• 硕士研究生学习阶段获奖及发表论文情况65

【参考文献】

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