dyfe巨磁致伸缩合金在静磁场诱导下的定向凝固

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1、摘要金相比，TbFe2和DyFe2具有强的磁晶各向异性。在与Tb03Dy07Fel9合金接近的凝固参数和磁场条件下，TbFel．9和DyFel．9合金同样能获得沿易磁化轴取向的晶体，其中TbFeI．9以<111>为取向，DyFell9以<100>为取向。Tbo．3Dyo．7Fel．9和TbFe2合金的磁晶各向异性常数Kl为负，DyFe2合金的磁晶各向异性常数K1为正，因而他们的易磁化轴取向不同。但是在我们的试验中，TbFe2和DyFe2并未比室温下磁晶各向异性接近软磁的"1bo．3Dyo7Fel．9合金表现出更为优异的顺磁生长特性，可能这与它们在高温下的各向磁化率△z

2、的差别减少有关。在试验中，对于影响晶体取向的其他因素也进行了初步研究。材料的成分被发现对晶体取向的影响较大，对于RFe；合金，当铁含量趋于x≥2时，液固相中将有过量的RFe3相析出，其次，随着铁含量的增加，液固并存的两相区的温度区间大大减少，这样在凝固时随着温度的降低，固相迅速增加、熔体的粘度上升很快因而不利于晶体取向。因此控制好RF‰合会的材料成分有利于获得良好的晶体取向。在磁场中定向的Tbo．3Dyo．7Fel．9合金在18．7MPa的压应力和69000e的磁场中的磁致伸缩系数可以达到1700ppm，这一数值要高于磁场预取向粉末冶金法制各的产品，低于籽晶法制备的单

3、晶<111>取向的性能。可以预计在实际运用中，随着取向度的增加和晶体质量的改善，用这种技术可以制备更高磁致伸缩系数的Tbo．3Dyo．7Fel．9合金。试验表明，降低熔体的冷却速率，可以大大降低熔体的湍流程度，这意味着慢凝的熔体的湍流可以被较弱的静磁场所抑制。在这里需指出的是熔体的湍流被抑制与熔体内部的运动被抑制是有区别的，前者指湍流向层流转变，熔体内部的运动仍是存在的，熔体内部的运动被抑制需要很强的磁场。湍流被抑制就已经可满足晶体取向所需要的较均匀的温度场的要求。综合这些内容，文中给出了磁场中凝固取向控制的参考模型。许多铁磁性材料由于在高温熔点附近具有相对较高的残余

4、磁晶各向异性，因而在磁场中凝固时应当有着优良的顺磁生长特性。关键词：磁致伸缩：取向；磁晶各向异性；湍流；热扰动；冷却速率；静磁场凝固II上海交通大学工学博士论文AbstractItiSthemainfunctionofmagnetostrictivematerialstoachieveelectromechanicalconvertibility．GiantmagnetostrictivematerialTb—Dy-Fefoundin1970s．Oneofitsearliestapplicationswasashydroacoustictransducersformi

5、litarypurpose．Withtheincreasinguseincivilindustryfrom1990s，theincreasingmarketisabout5hundredmillionsdollar．Magnetostrictivepropertiesofmagnetostrictionmaterialsdependgreatlyonthegrainorientationandmicrostructureforhighlyanisotropicmagnetostriction．ThebestmagnetostrictivepropertiesCanbe

6、obtainedalongthe<111>directionofTbo．3Dyo．7Fel．9alloy．However,<112>or<110>isthepreferredgrowthdirectioninconventionaldirectionalsolidificationtechnique．The<111>orientedcrystalofTb0．3Dyo．7Fel．9alloycanonlybegrownbyseedingtechnique，butthisprocessiscomplicatedandchemicalcompositionalongthea

7、xialdirectionofrodisheterogeneous．ItisofsignificantthatsearchinganindustrialmethodtoprepareTb03Dy07Fel．9with<111>orientatiorl．StudiesinrecenttwentyyearsshowthatSolidificationinastaticmagneticfieldisanovelprocess，whichcanproduceorientedmagneticmaterialswitheithertheireasyortheir