Sm-Dy-Fe超磁致伸缩材料制备工艺及磁性能研究

摘要

论文主要采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及SDT (SimultaneousDSC-TGA)热分析仪，研究了Sm-Dy-Fe超磁致伸缩材料的制备工艺和微观结构，采用磁性材料特性测试系统，测试分析了温度、压力对材料的磁致伸缩性能及磁化强度的影响。本文还讨论了磁场热处理对Sm-Dy-Fe超磁致伸缩材料的磁致伸缩λ与磁场H关系曲线的影响。
　　研究发现，熔炼合金时，采用滞后熔炼Sm和严格控制熔炼功率、熔炼时间，尽可能减少Sm的挥发，可以获得接近设计成分的Sm-Fe合金。通过提高铸锭的冷却速度，细化晶粒，获得尽可能均匀的 Sm-Fe 合金组织，提高后续的均匀化退火效率。合理的熔炼工艺：由小电流逐渐过渡到大电流，反复熔炼几遍，一般开始时采用小电流即 50~150A熔炼，然后再用大电流即100~300A熔炼，并且在熔炼的过程中晃动电弧炉手柄，以使熔化更加充分，得到尽量均匀的组织。
　　磁致伸缩应变值在低场下几乎不随温度而变化，高场变化明显；对铁磁性材料而言，热-磁耦合作用对磁化及磁致伸缩应变的影响主要体现在对饱和值的影响。温度升高时磁化和磁致伸缩应变在低场下不变，在较高的磁场下减小，对 Sm0.14Dy0.86Fe1.9合金而言，意味着在磁场较小时，具有良好的磁化强度及磁致伸缩应变的温度稳定性。在低场下，预应力对磁化和磁致伸缩应变曲线影响显著，预压力将会使曲线的斜率变小，这意味着在预压力增大时具有温度稳定性的磁场范围将会扩大。
　　Sm0.86Dy0.14Fe1.9样品经过磁场热处理后磁致伸缩普遍提高，饱和磁场降低；在略低于居里温度时垂直于磁致伸缩方向施加磁场，对磁致伸缩性能影响显著。在外磁场作用下，与磁场方向夹角呈900的磁畴对磁致伸缩的贡献最大。当再次平行于磁致伸缩方向施加磁场时，更多的垂直或接近垂直于外磁场的磁畴转至平行于外磁场方向引起宏观形变，故磁致伸缩相对于磁场热处理前有所提高。

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第一章 绪 论

1.1 磁致伸缩理论

1.2 磁致伸缩材料简介

1.3 TbDyFe超磁致伸缩材料

1.4 Sm-Fe基超磁致伸缩材料研究进展及发展趋势

1.5 选题依据及研究内容

第二章 试验设备及试验方法

2.1 样品制备

2.2 组织结构分析

2.3 磁性能测试方法

第三章 SmDyFe样品的制取及磁性能分析

3.1 SmDyFe合金的制取

3.2 Sm1-xDyxFe2和Sm0.86Dy0.14Fex样品的微结构分析

3.3 Sm1-xDyxFe2样品的磁性能分析

3.4 温度T对Sm0.86Dy0.14Fe2样品的B-H曲线的影响

3.5 本章小结

第四章 Sm0.86Dy0.14Fe1.9样品的磁性能及磁场热处理

4.1 Sm0.86Dy0.14Fe1.9样品制备

4.2 温度T对Sm0.86Dy0.14Fe1.9样品的磁致伸缩性能影响

4.3 磁场热处理对Sm0.86Dy0.14Fe1.9样品λ-H曲线影响

4.4 本章小结

第五章 结 论

参考文献

攻读硕士期间取得成果

致谢