镨钕调制的Laves相合金的磁致伸缩研究

发布时间：2018-04-12 14:36

  本文选题：磁致伸缩 + C15　； 参考：《南京航空航天大学》2017年硕士论文

【摘要】：RFe_2(R=稀土)C15 Laves相的合金材料在室温环境下具有巨大的磁致伸缩和较低的磁晶各向异性,使得该材料在传感器、制动器和声纳换能器等方面得到了广泛的应用。例如具有“黑色黄金”之称的Terfenol-D(Tb_(0.27)Dy_(0.73)Fe_2)拥有着巨大的磁致伸缩值(1200 ppm在80 KA/m)。但该材料的主要成分为价格昂贵的重稀土Tb和Dy,使其在实际生活中的应用受到了限制。根据单离子模型计算,PrFe_2和NdFe_2在绝对零度都有着理想的磁致伸缩理论值。此外因为轻稀土Pr和Nd自然界储备丰富,价格便宜,所以开展Pr/Nd基磁致伸缩材料的研究具有重要意义。本论文对轻稀土(Tb_(0.2)Pr_(0.8))_xDy_(1-x)Fe_(1.93),Tb_xDy_(0.2-x)Nd_(0.8)Fe_(1.93)磁致伸缩材料进行了系统的研究,并通过熔体快淬结合后期热处理的方法研究了Tb_(0.15)Dy_(0.05)Nd_(0.8)Fe_(1.93)合金条带的磁性和磁致伸缩。主要研究内容分以下3个方面:1.(Tb_(0.2)Pr_(0.8))_xDy_(1-x)Fe_(1.93)常压合成和高压合成的合金结构、磁性及磁致伸缩性能的研究我们采用80%的轻稀土Pr去替换重稀土Tb,首先研究了通过常压退火的方法制备的(Tb_(0.2)Pr_(0.8))_xDy_(1-x)Fe_(1.93)(0.0≤x≤0.5)系列合金,并对其晶体结构、磁性和磁致伸缩性能做了研究,发现当Pr含量在稀土次晶格中超过20at%时就无法得到单一的C15 Laves相样品。于是我们采取高压合成的方法,成功获得了(Tb_(0.2)Pr_(0.8))_xDy_(1-x)Fe_(1.93)(0.3≤x≤1.0)系列合金。然后我们通过对材料的结构、磁性及磁致伸缩性能进行了研究,发现随着x的增加,材料由四方结构变成了菱方结构。(Tb_(0.2)Pr_(0.8))_xDy_(1-x)Fe_(1.93)的磁致伸缩值在x=0.8时存在一个极大值。材料的磁致伸缩值在x=0.6处于最低值,这与饱和磁化强度变化趋势的结果是一致的。2.Tb_xDy_(0.2-x)Nd_(0.8)Fe_(1.93)合金的自旋-结构相图和磁致伸缩的研究我们通过高压合成的方法成功获得了高Nd含量Tb_xDy_(0.2-x)Nd_(0.8)Fe_(1.93)(0≤x≤0.2)系列合金的C15 Laves相结构。通过对该系列合金的穆斯堡尔谱、交流初始磁化率和磁致伸缩研究,构建了Tb_xDy_(0.2-x)Nd_(0.8)Fe_(1.93)的自旋结构相图。随着Tb含量的变化,我们发现该系列合金随着x的增加,从四方相变成单斜相又变成了菱方相,丰富了磁致伸缩材料相图,,为高Nd含量巨磁致伸缩合金的研究提供了实验依据。Tb_(0.15)Dy_(0.05)Nd_(0.8)Fe_(1.93)的饱和磁致伸缩值达到720 ppm,远高于掺杂Ho的Tb0.2Dy0.22Ho0.58 Fe_2合金的磁致伸缩值(530 ppm)。3.Tb_(0.15)Dy_(0.05)Nd_(0.8)Fe_(1.93)熔体快淬材料的结构和磁性特性的研究鉴于我们上面Tb_xDy_(0.2-x)Nd_(0.8)Fe_(1.93)合金均由高压合成,因此我们开展了熔体快淬法制备高Nd含量的Tb_(0.15)Dy_(0.05)Nd_(0.8)Fe_(1.93)C15 Laves相合金。我们发现轮速度和退火温度对材料的结构和磁性特性有都有着重要的影响。轮速的提高和退火温度的增加两种方式的可以提高样品的磁化强度并且降低样品的矫顽力,改善了该材料的磁性特性。在较高的轮速(45m/s)和较低退火温度(773K)下,可以促进C15 Laves相的形成,并获得较大的磁致伸缩值。我们采用的熔体快淬合成高Nd含量C15 Laves相的制备方法,相对于高压退火合成的方法,是一种更经济,更快捷的方法。
[Abstract]:RFe_2 (R= C15 rare earth) Laves phase alloys have great magnetostriction and low magnetic anisotropy at room temperature, so that the material in the sensor, brake and sonar transducer has been widely used. Such as "black gold" of the Terfenol-D (Tb_ (0.27) (Dy_ 0.73) Fe_2) has a great value of magnetostriction (1200 ppm in 80 KA/m). But the main component of the material is expensive heavy rare earth Tb and Dy, its application in real life is limited. According to the calculation of the single ion model, PrFe_2 and NdFe_2 in absolute zero has a giant the expansion theory of ideal value. In addition because of light rare earth Pr and Nd nature reserve is rich, the price is cheap, so it is very important to carry out research on Pr/Nd based magnetostrictive materials. In this paper, light rare earth (Tb_ (0.2) Pr_ (0.8)) _xDy_ (1-x) Fe_ (1.93), Tb_xDy_ (0.2-x (Nd_) 0.8)Fe_(1.93)纾佽嚧浼哥缉鏉愭枡杩涜�屼簡绯荤粺鐨勭爺绌�,骞堕，

本文编号：1740162