Fe-Ga（Al）磁致伸缩合金薄带与涂层的制备、性能及应用基础研究

发布时间：2022-12-06 18:57

　　磁致伸缩材料在换能、驱动、传感等领域都有着重要的应用。近年来磁致伸缩电磁超声导波检测作为一种新型的无损检测技术,以其单点安装、长距离检测的技术特点,在长输管道、铁路钢轨、桥梁锁链等的缺陷检测与在役监测方面显现出巨大应用前景。磁致伸缩材料作为核心敏感材料,对电磁超声导波传感器性能有着重要的影响,但是存在着传统磁致伸缩材料磁致伸缩系数小、巨磁致伸缩材料Tb-Dy-Fe合金无法制备成薄带、Fe-Ga磁致伸缩材料薄板（板厚大于0.3 mm）无法满足曲面异形构件的检测等诸多实际问题。为了解决磁致伸缩材料在超声导波检测中遇到的这些问题,本文探索了制备细晶、大磁致伸缩、可弯曲Fe-Ga合金薄带以及在316L不锈钢基板上附着Fe-Ga（Al）合金涂层的方法,对合金薄带与涂层的组织结构、织构、磁性能进行了研究,并开展了 Fe-Ga（Al）合金薄带与涂层在超声导波检测及扭矩传感器方面的应用基础研究。研究工作取得了以下结果:通过对高斯取向的0.3 mm厚（Fe83Ga17）99.9（NbC）0.1合金薄板进行温轧变形,制备出0.06～0.15 mm的合金薄带。研究了热处理工艺对合金薄带织构和磁性能的影响,1... 

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 磁致伸缩及磁致伸缩材料
        2.1.1 磁致伸缩效应
        2.1.2 磁致伸缩材料的发展
        2.1.3 磁致伸缩材料的应用
    2.2 Fe-Ga磁致伸缩材料的研究概况
        2.2.1 Fe-Ga合金的相结构
        2.2.2 Fe-Ga合金的磁致伸缩性能
        2.2.3 Fe-Ga合金力学性能
    2.3 轧制Fe-Ga合金薄带的研究概况
        2.3.1 磁致伸缩与织构
        2.3.2 高斯晶粒的轧制变形行为
        2.3.3 Fe-Ga合金薄板中{100}织构的控制
    2.4 Fe-Ga合金的磁-机械耦合性能
        2.4.1 扭矩传感器
        2.4.2 磁致伸缩换能器
3 研究意义、内容及方法
    3.1 研究意义
    3.2 研究内容
    3.3 研究方法
        3.3.1 样品制备
        3.3.2 组织结构分析
        3.3.3 织构的分析
        3.3.4 硬度分析
        3.3.5 热力学分析
        3.3.6 力学性能分析
        3.3.7 磁性能检测
        3.3.8 超声导波测试
4 Fe-Ga-NbC合金薄带的织构演变、磁性能及力学性能研究
    4.1 引言
    4.2 Fe-Ga-NbC合金薄带的组织组织和性能
        4.2.1 轧制工艺
        4.2.2 轧制合金薄带的组织结构
        4.2.3 轧制合金薄带的磁致伸缩性能
    4.3 二次再结晶薄板制备合金薄带的再结晶演变及性能
        4.3.1 合金薄带的轧制取向分析
        4.3.2 合金薄带的再结晶组织演变及取向分析
        4.3.3 再结晶合金薄带的磁致伸缩性能
        4.3.4 合金薄带的力学性能
    4.4 定向凝固板坯制备合金薄带的再结晶组织演变及性能
        4.4.1 合金薄带的轧制取向分析
        4.4.2 合金薄带的再结晶组织演变及取向分析
        4.4.3 再结晶合金薄带的磁致伸缩性能
    4.5 本章小结
5 Fe-Ga(Al)合金涂层的制备及磁性能
    5.1 引言
    5.2 Fe-Ga(Al)合金粉末的制备及组织结构
        5.2.1 粉末颗粒的形貌及元素含量
        5.2.2 粉末颗粒的相分析
        5.2.3 粉末颗粒的显微组织
    5.3 Fe-Ga(Al)合金涂层的制备
    5.4 Fe-Ga合金涂层的微观组织和性能
        5.4.1 Fe-Ga合金涂层的微观组织
        5.4.2 Fe-Ga合金涂层的磁性能与磁致伸缩性能
        5.4.3 Fe-Ga合金涂层的显微硬度
        5.4.4 Fe-Ga合金涂层的结合强度
    5.5 热处理对Fe-Ga合金涂层的组织结构与磁致伸缩性能的影响
        5.5.1 热处理过程中Fe-Ga合金涂层的微观组织演变
        5.5.2 热处理过程中Fe-Ga合金涂层的磁致伸缩性能演变
    5.6 Fe-Al合金涂层的微观组织和性能
        5.6.1 Fe-Al合金涂层的微观组织
        5.6.2 Fe-Al合金涂层的磁性能与磁致伸缩性能
        5.6.3 Fe-Al合金涂层的显微硬度
    5.7 热处理对Fe-Al合金涂层的组织结构与磁致伸缩性能的影响
        5.7.1 热处理过程中Fe-Al合金涂层的微观组织演变
        5.7.2 热处理过程中Fe-Al合金涂层的磁性能
        5.7.3 热处理过程中Fe-Al合金涂层的磁致伸缩性能
    5.8 本章小结
6 Fe-Ga(Al)合金薄带与涂层的超声导波应用基础研究
    6.1 引言
    6.2 Fe-Ga-NbC合金薄带在铝板SH导波检测中的应用
        6.2.1 Fe-Ga-NbC合金薄带的磁性能
        6.2.2 Fe-Ga-NbC合金薄带在铝板SH导波检测中的应用
    6.3 Fe-Ga(Al)涂层在管道轴向L类型导波检测中的应用
        6.3.1 Fe-Ga合金涂层在管道轴向检测中的应用
        6.3.2 Fe-Al合金涂层在管道轴向检测中的应用
    6.4 Fe-Ga涂层在管道轴向T类型导波检测中的应用
    6.5 本章小结
7 Fe-Ga-NbC合金薄带在扭矩传感器中的应用基础研究
    7.1 引言
    7.2 (Fe_(83)Ga_(17)_(99.9)(NbC)_(0.1)合金薄带的磁性能
    7.3 装置设计与测试结果
    7.4 本章小结
8 结论及创新点
    8.1 全文结论
    8.2 创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
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[3]扭矩测量方法现状及发展趋势[J]. 王岩,储江伟.  林业机械与木工设备. 2010(11)
[4]电磁超声换能器的研究进展综述[J]. 王淑娟,康磊,赵再新,翟国富.  仪表技术与传感器. 2006(05)
[5]Fe72.5Ga27.5合金的相结构和磁致伸缩性能[J]. 徐翔,蒋成保,徐惠彬.  金属学报. 2005(05)
[6]粉末冶金粘结磁致伸缩材料[J]. 解伟,吴双霞,江丽萍,黄继民,赵增祺.  金属功能材料. 2001(04)
[7]Terfenol-D鱼唇式弯张换能器[J]. 莫喜平.  声学学报. 2001(01)
[8]Giant Magnetostrictions of Tb-Dy-Fe Polycrystals with ＜ 110 ＞ Axial Alignment[J]. Shouzeng ZHOU, Xuexu GAO, Maocai ZHANG, Qing ZHAO and Zhenhlla SHI (State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China).  Journal of Materials Science ＆ Technology. 2000(02)
[9]软铁磁薄板磁弹性耦合作用的变分原理[J]. 周又和,郑晓静.  固体力学学报. 1997(02)



本文编号：3711456