Cu及稀土元素掺杂Fe-Ga磁致伸缩材料的研究
发布时间：2021-02-27 10:19
Fe-Ga磁致伸缩合金由于具有低外磁场下高磁致伸缩性能、低磁滞、较好机械性能等优点而受到广泛关注。目前,有关Fe-Ga合金的研究还存在以下几个问题:1)非磁性过渡族元素Cu掺杂对Fe-Ga合金磁致伸缩性能影响的理论和实验研究结论不一致,Cu在Fe-Ga合金中存在的方式不明确。2)稀土掺杂Fe-Ga合金的磁致伸缩机理尚不清晰。稀土掺杂Fe-Ga合金磁致伸缩性能的起源是稀土元素进入到A2晶格中造成的畸变,还是（001）取向的柱状晶,仍然存在争议。3)柔性Fe-Ga类磁致伸缩复合材料的开发研究将是目前及今后Fe-Ga磁致伸缩材料领域的研究热点。本论文针对以上存在问题进行了研究,得到一些有意义的结论:首先,本文研究了Cu掺杂Fe-Ga合金的微观结构和磁致伸缩性能。研究表明,在(Fe83Ga17)100-xCux（x=0,3,6,9,12,15）合金中,x=0～6at.%合金样品由单一bcc结构的A2相构成,而x=9～15 at.%合金样品由具有bcc结构的A2主相和具有fcc结构的FeCu4
【文章来源】：内蒙古师范大学内蒙古自治区
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Fe-Ga合金平衡相图与A2，D03，B2，L12，D019相的晶体结构[18]
内蒙古师范大学硕士学位论文6图1-2为Fe-Ga合金的亚稳相图[19]。与平衡相图对比发现，亚稳相图中没有出现L12和D019两相，同时D03，B2相出现区域变大。亚稳相图中Fe-Ga二元合金的相结构、温度与Ga含量的关系列入表1-3。研究表明[20]，A2，D03和B2相界面共格，D019和L12界面非共格。从动力学方面来说，D019和L12平衡相形成很慢，而A2，D03和B2相却很容易在其成分区内形成，所以稳态相图和亚稳态相图迥异。图1-2Fe-Ga合金亚稳相图[19]Fig.1-2Fe-Gaalloymetastablephasediagram[19]表1-3Fe-Ga合金亚稳态相图中相结构、温度和Ga含量关系[4]Tab.1-3RelationshipbetweenphasestructureandtemperatureandGacontentinFe-Gaalloymetastablephasediagram[4]相结构Ga含量/at.%温度/℃A2(ferro)10~22.7300~760A2(para)10~30660~900B222.7~35560~900D0322.5~35300~670Fe-Ga合金的磁致伸缩性能密切相关于合金中的相结构。Fe-Ga合金中，各相的磁致伸缩系数符号不同，而且它们的磁性能，如矫顽力、磁化强度等也不同。研究发现[21]，A2相和D03相的磁致伸缩系数为正值，而L12和D019相的磁致伸缩系
2.5Ga27.5合金进行不同的热处理，得到A2，D03，D019和L12相，四种相对应的磁致伸缩系数分别为132，99，-7，-32ppm，实验结果表明，无序的A2相结构是Fe-Ga合金具有较好的磁致伸缩性能的主要原因。Lograsso等[14]用高分辨率X射线对淬火后的Fe-Ga单晶的(100)和(111)面进行了扫描，发现在44o处有衍射峰，而其与无序bcc相、有序D03相、L12相都没有对应关系。他们认为这个衍射峰与一种新出现的四方相有关，该相的晶体结构与D03相类似，但其内部有沿[100]方向排列的短程有序的Ga原子对，故称为Modified-D03结构。图1-3为D03，Modified-D03结构的晶体点阵图[23]。他们认为这种结构是在淬火时由无序bcc相中通过马氏体转变形成。在无序相结构中含有短程有序的Ga原子对，即Modified-D03结构，是磁致伸缩性能提高的主要原因。图1-3（a）D03相和（b）Modified-D03相的晶体点阵图[22]Fig.1-3CrystalstructureofD03phase(a)andModified-D03phase(b)[22]1.3.2第三元素掺杂对Fe-Ga合金相结构和磁致伸缩性能的影响目前，许多微量合金元素作为第三元素被掺杂到Fe-Ga合金中，以增强其磁致伸缩和机械性能。掺杂的第三元素，大体可以归结为以下三类：非金属元素、过渡元素和稀土元素。以往的研究发现，非金属元素和过渡元素对于Fe-Ga合金磁致伸缩性能的改善非常有限，而稀土元素能大幅度改善合金的磁致伸缩性能。在此，将非金属元素和过渡元素合称为非稀土元素。1.3.2.1非稀土元素掺杂一般掺杂的非金属元素有B、C、N等，该类元素的掺杂往往只会少量增加，
【参考文献】：
期刊论文
[1]Enhanced magnetostrictive properties of lightly Pr-doped Fe83Ga17 alloys[J]. Lijuan Zhao,Xiao Tian,Zhanquan Yao,Xuan Zhao,Rui Wang,Hamt O,Liping Jiang,Vincent G.Harris. Journal of Rare Earths. 2020(03)
[2]Fe-Ga磁致伸缩合金相结构及其制备工艺研究进展[J]. 赵宣,田晓,姚占全,赵丽娟,闫静,宣治国,江丽萍. 中国稀土学报. 2019(04)
[3]Improved magnetostriction of Fe83Ga17 ribbons doped with Sm[J]. Wei Wu,Chengbao Jiang. Rare Metals. 2017(01)
[4]第三组元（Al、Cu）添加对Fe83Ga17合金相结构和磁致伸缩性能的影响[J]. 丁雨田,刘广柱,胡勇. 兰州理工大学学报. 2010(03)
本文编号：3054087
【文章来源】：内蒙古师范大学内蒙古自治区
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Fe-Ga合金平衡相图与A2，D03，B2，L12，D019相的晶体结构[18]
内蒙古师范大学硕士学位论文6图1-2为Fe-Ga合金的亚稳相图[19]。与平衡相图对比发现，亚稳相图中没有出现L12和D019两相，同时D03，B2相出现区域变大。亚稳相图中Fe-Ga二元合金的相结构、温度与Ga含量的关系列入表1-3。研究表明[20]，A2，D03和B2相界面共格，D019和L12界面非共格。从动力学方面来说，D019和L12平衡相形成很慢，而A2，D03和B2相却很容易在其成分区内形成，所以稳态相图和亚稳态相图迥异。图1-2Fe-Ga合金亚稳相图[19]Fig.1-2Fe-Gaalloymetastablephasediagram[19]表1-3Fe-Ga合金亚稳态相图中相结构、温度和Ga含量关系[4]Tab.1-3RelationshipbetweenphasestructureandtemperatureandGacontentinFe-Gaalloymetastablephasediagram[4]相结构Ga含量/at.%温度/℃A2(ferro)10~22.7300~760A2(para)10~30660~900B222.7~35560~900D0322.5~35300~670Fe-Ga合金的磁致伸缩性能密切相关于合金中的相结构。Fe-Ga合金中，各相的磁致伸缩系数符号不同，而且它们的磁性能，如矫顽力、磁化强度等也不同。研究发现[21]，A2相和D03相的磁致伸缩系数为正值，而L12和D019相的磁致伸缩系
2.5Ga27.5合金进行不同的热处理，得到A2，D03，D019和L12相，四种相对应的磁致伸缩系数分别为132，99，-7，-32ppm，实验结果表明，无序的A2相结构是Fe-Ga合金具有较好的磁致伸缩性能的主要原因。Lograsso等[14]用高分辨率X射线对淬火后的Fe-Ga单晶的(100)和(111)面进行了扫描，发现在44o处有衍射峰，而其与无序bcc相、有序D03相、L12相都没有对应关系。他们认为这个衍射峰与一种新出现的四方相有关，该相的晶体结构与D03相类似，但其内部有沿[100]方向排列的短程有序的Ga原子对，故称为Modified-D03结构。图1-3为D03，Modified-D03结构的晶体点阵图[23]。他们认为这种结构是在淬火时由无序bcc相中通过马氏体转变形成。在无序相结构中含有短程有序的Ga原子对，即Modified-D03结构，是磁致伸缩性能提高的主要原因。图1-3（a）D03相和（b）Modified-D03相的晶体点阵图[22]Fig.1-3CrystalstructureofD03phase(a)andModified-D03phase(b)[22]1.3.2第三元素掺杂对Fe-Ga合金相结构和磁致伸缩性能的影响目前，许多微量合金元素作为第三元素被掺杂到Fe-Ga合金中，以增强其磁致伸缩和机械性能。掺杂的第三元素，大体可以归结为以下三类：非金属元素、过渡元素和稀土元素。以往的研究发现，非金属元素和过渡元素对于Fe-Ga合金磁致伸缩性能的改善非常有限，而稀土元素能大幅度改善合金的磁致伸缩性能。在此，将非金属元素和过渡元素合称为非稀土元素。1.3.2.1非稀土元素掺杂一般掺杂的非金属元素有B、C、N等，该类元素的掺杂往往只会少量增加，
【参考文献】：
期刊论文
[1]Enhanced magnetostrictive properties of lightly Pr-doped Fe83Ga17 alloys[J]. Lijuan Zhao,Xiao Tian,Zhanquan Yao,Xuan Zhao,Rui Wang,Hamt O,Liping Jiang,Vincent G.Harris. Journal of Rare Earths. 2020(03)
[2]Fe-Ga磁致伸缩合金相结构及其制备工艺研究进展[J]. 赵宣,田晓,姚占全,赵丽娟,闫静,宣治国,江丽萍. 中国稀土学报. 2019(04)
[3]Improved magnetostriction of Fe83Ga17 ribbons doped with Sm[J]. Wei Wu,Chengbao Jiang. Rare Metals. 2017(01)
[4]第三组元（Al、Cu）添加对Fe83Ga17合金相结构和磁致伸缩性能的影响[J]. 丁雨田,刘广柱,胡勇. 兰州理工大学学报. 2010(03)
本文编号：3054087
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