Fe-Ga和Fe-Ga-Co合金的物理性能及磁致伸缩研究

发布时间：2018-01-20 22:41

本文关键词： Fe-Ga合金磁致伸缩 XRD　出处：《广西大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：铁镓合金作为一种新型的材料,自其被Clark等人于2000年发现以来就引起了人们极大地关注,到目前为止,铁镓合金系统已经被研究很多年了。由于同时具有良好的磁致伸缩性能以及力学性能,铁镓合金可以被做成各种形状和规格,这个特性使得其不同于现在所存在的磁致伸缩材料。另外,在居里温度的范围内,随着温度的变化,铁镓合金的磁致伸缩系数变化不明显,也就是说这种材料在不同的环境温度下,可以保持其磁致伸缩系数不会有太大的变化。相比于传统的磁致伸缩材料如锆钛酸铅压电陶瓷(PZT,piezoelectric ceramic transducer),稀土超磁致伸缩材料Terfenol-D等材料,铁镓合金具有巨大的优势。本文首先简要介绍了铁镓合金的发展、应用以及磁致伸缩的基础理论,然后重点分析了二元 Fe_(100-x)Ga_x(x=20、25、30、35、40、45、50)合金和三元体系Fe_75Ga_(25-x)Co_x(x=5、10、15)和Fe_(75-x)Ga_25Co_x(x=5、10、15)合金的磁致伸缩系数以及饱和磁化强度,维氏硬度等。为了进一步探究Fe-Ga合金的磁致伸缩性能,提高Fe-Ga合金材料的力学性能和磁致伸缩性能,我们利用真空电弧炉制备了七个Ga含量不同的合金样品,并且对这些样品进行了 X射线衍射测量,并且用PPMS测量了其磁化强度随磁场的变化,另外,我们也测量了其正电子寿命谱以及维氏硬度。分析结果显示,对于二元的Fe-Ga合金来说,其XRD的结果以及显微结果显示出其微观结构有着无序的bcc结构。但当Ga含量为35%的时候,结构为有序结构,样品磁致伸缩系数最小,达到13.56ppm。随着Ga含量的升高,Ga原子刚开始填充在(110)方向,导致样品的晶格常数变大,但随着Ga含量继续增大到超过30%的时候,Ga原子会更多地填充到(200)方向。X射线衍射谱显示出样品结构更为丰富,开始出现D0_3等相结构。结合样品的XRD结果,发现样品的饱和磁化强度会受到样品中结构的影响,当样品中所存在的相结构一致的时候,Ga含量越多,饱和磁化强度越低。通过对其维氏硬度的测量和分析,结果显示磁致伸缩系数跟样品的硬度正相关,硬度越大,磁致伸缩系数越大,反之,硬度越低,磁致伸缩系数越低。研究表明,第三种元素的添加是一种合理的提高样品磁致伸缩性能的方法。在之前的研究中,人们已经研究了价电子数少于Fe的元素的添加,如V,Cr,Mn,Mo,也研究了价电子数高于Fe的元素的添加,如Co,Ni,Rh。这些第三种元素的添加会在不同程度上影响Fe-Ga合金的性能。为了研究第三种元素的添加对Fe-Ga合金磁致伸缩性能的影响,我们选择将Co添加到Fe-Ga合金样品中,发现Co的添加对样品的饱和磁化强度具有很大的影响,它可以显著提高样品的磁性能,而且样品的饱和磁化强度会随着Co的含量的增多而增大。Co的增加,会使得样品中的空位团增大,而Ga含量多的样品,空位则相对较少。Co的添加确实会造成Fe-Ga合金样品磁致伸缩系数的降低,这是因为Co的添加在样品中导致了一个稳定的有序D0_3相的形成。最后对三元合金的维氏硬度进行分析,结果表明,在一定的范围下,Ga对样品的硬度的影响更大一些,Ga含量越多,硬度越大。
[Abstract]:As a new kind of material , Fe - Ga alloy has attracted great attention since it was discovered in 2000 by Clark et al . In order to study the effect of the addition of Co on the magnetic properties of Fe - Ga alloy , it is found that the addition of Co can increase the magnetic properties of Fe - Ga alloy .

【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG132.27

【参考文献】