定向凝固和元素添加Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金的研究

摘要

利用区熔定向凝固设备制备了Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金，研究不同定向凝固生长速度下Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金轴向择优取向、晶体的生长方式、结晶形貌及磁致伸缩性能的变化规律以及它们之间的关系；系统研究了添加元素后的Tb0.3Dy0.7Fe1.95-xMx（x=0.03、0.06、0.09;M=Nb、Zr、Ti）合金的晶体结构、微观组织和磁致伸缩性能。
　　 结果表明：随着定向凝固生长速度V从低速10μm/s逐步增大到380μm/s的过程中，Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金的轴向择优取向从〈110〉方向转变为〈311〉及〈110〉〈211〉〈533〉多种混合轴向取向，之后又转变为原来的〈110〉方向，当V≥350μm/s后，轴向择优取向变得不明显。在整个过程中出现了两个不稳定过渡阶段，即180μm/s〈V〈250μm/s和270μm/s〈V〈350μm/s。在不同的生长速度范围内晶体的生长方式逐渐由小平面生长向非小平面生长过渡，而结晶形貌依次为平面晶、胞状晶、胞枝晶和树枝晶。
　　 定向凝固Tb03Dy0.7Fe1.95合金的磁致伸缩性能由晶体轴向择优取向及晶体形貌决定，在50-180μm/s的速度范围内，合金胞状晶组织和〈110〉轴向取向使得磁致伸缩达到最大（平均λ值可达1150ppm）；以无侧向分枝的树枝晶、轴向取向为〈110〉方向生长的合金（250μm/s≤V≤270μm/s）磁致伸缩也较大(平均λ值为1100ppm)；在180-250μm/s的过渡阶段，磁致伸缩性能有所下降（平均λ值为1000ppm）；当生长速度过小(V≤30μm/s)或过大(V〉270μm/s)时，磁致伸缩性能都将降低。
　　 添加元素后的Tb0.3Dy0.7Fe1.95-xMx(x=0.03、0.06、0.09;M=Nb、Zr、Ti)合金基体相仍为MgCu2（C15型）立方laves相结构，Zr、Ti元素添加后取代了Tb-Dy-Fe合金中比其本身半径大的稀土原子Tb、Dy而使晶格常数减小，但添加Nb后并没有取代稀土原子Tb、Dy和Fe原子。Nb、Zr、Ti元素的添加都不同程度地抑制了RFe3有害相的生成，添加量x对磁致伸缩的影响很大。当x=0.03时，元素的添加使得磁致伸缩性能较Tb0.3Dy0.7Fe1.95母合金提高最大，但当x=0.09时，由于顺磁相NbFe2、TiFe2，富Zr、富Re相的析出对磁致伸缩不利，但相对于Tb0.3Dy0.7Fe1.95母合金都有少量提高。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 磁致伸缩及理论基础

1.1.1 磁致伸缩效应及其唯象理论

1.1.2 磁致伸缩的微观理论

1.2 稀土超磁致伸缩材料的性能及应用

1.2.1 稀土超磁致伸缩材料的性能特点

1.2.2 稀土超磁致伸缩材料的应用

1.3 稀土超磁致伸缩材料的制备技术

1.4 稀土超磁致伸缩材料的研究进展

1.4.1 稀土超磁致伸缩材料的发展历程

1.4.2 稀土超磁致伸缩材料的研究现状

1.5 本论文的研究目的、意义及内容

1.5.1 本论文的研究目的、意义

1.5.2 本论文的主要内容

第2章 试验方法

2.1 样品制备

2.1.1 合金成分及添加元素的选择

2.1.2 合金的熔炼

2.1.3 定向凝固

2.2 分析方法

2.2.1 XRD分析

2.2.2 微观组织分析

2.2.3 磁致伸缩性能分析

第3章 铸态Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金的结构、组织及磁致伸缩性能

3.1 铸态Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金的XRD结构分析

3.2 铸态Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金的微观组织

3.3 铸态Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金的磁致伸缩性能

3.4 本章小结

第4章 定向凝固Tb0.3Dy07Fe1.95合金的取向、组织及磁致伸缩性能

4.1 定向凝固Tb03Dy0.7Fe1.95合金的轴向择优取向

4.2 定向凝固速度与晶体生长方式的关系

4.3 定向凝固速度与结晶形貌的关系

4.4 定向凝同速度、结晶形貌、轴向择优取向的关系

4.5 定向凝固Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金的磁致伸缩性能

4.6 本章小结

第5章 添加元素M(M=Nb、Zr、Ti)对Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金的影响

5.1 添加Nb元素对Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金的影响

5.1.1 Tb0.3Dy0.7Fe1.95-xNbx(x=0、0.03、0.06、0.09)合金的XRD结构分析

5.1.2 Tb0.3Dy0.7Fe1.95-xNbx(x=0、0.03、0.06、0.09)合金的微观组织

5.1.3 Tb0.3Dy0.7Fe1.95-xNbx(x=0、0.03、0.06、0.09)合金的磁致伸缩性能

5.2 添加Zr元素对Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金的影响

5.2.1 Tb03Dy0.7Fe1.95-xZrx(x=0、0.03、0.06、0.09)合金的XRD结构分析

5.2.2 Tb03Dy0.7Fe1.95-xZrx(x=0、0.03、0.06、0.09)合金的微观组织

5.2.3 Tb0.3Dy0.7Fe1.95-xZrx(x:=0、0.03、0.06、0.09)合金的磁致伸缩性能

5.3 添加Ti元素对Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金的影响

5.3.1 Tb0.3Dy017Fe1.95-xTix(x=0、0.03、0.06、0.09)合金的XRD结构分析

5.3.2 Tb0.3Dy0.7Fe1.95-xTix(x=0、0.03、0.06、0.09)合金的微观组织

5.3.3 Tb0.3Dy0.7Fe..95-xTix(x=0、0.03、0.06、0.09)合金的磁致伸缩性能

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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