非平衡凝固对Fe-Ga合金磁致伸缩性能的影响

论文摘要

本文研究了不同成分和不同制备工艺对Fe-Ga合金相结构和磁致伸缩性能的影响,寻找它们具有的特殊性质、形成机制和其它相关物性。采用真空电弧炉熔炼法制备了不同成分的母合金Fe100-xGax（x=16,17,18,19,20）,使用自制的快速定向凝固法制备了不同成分的Fe100-xGax（x=17,18,19）合金试样,Fe81Ga19合金深过冷处理后,将深过冷熔体激发定向凝固获得合金试样,得到如下主要结果：1.Ga含量对合金的磁致伸缩性能有明显的影响,Ga含量为18%的铸态Fe-Ga合金的磁致伸缩最大,达到62×10-6；Ga含量为16%的铸态Fe-Ga合金的磁致伸缩最小,只有39×10-6。2.Fe-Ga合金磁致伸缩性能不仅与相结构有关而且还与晶粒的生长取向也有关联。为了探寻它们之间的关系,采用快速定向凝固装置制备了Fe-Ga试样,试样由相互平行的沿着温度梯度生长的大的柱状晶组成,柱状晶粒的大小介于150μm到400μm之间。经过透射电镜发现合金中分布着不均匀的相结构,以A2相结构为主,同时还有以B2单胞构成的超点阵形式存在的附加相。3.采用熔融玻璃净化和循环过热复合法使Fe81Ga19合金获得了过冷度分别为ΔT=157k,80k,30k的深过冷熔体。4.使用快速定向凝固装置作为激发源,使深过冷熔体激发定向凝固生长,获得的材料磁致伸缩值有巨大提升,其中使用ΔT=157k的深过冷熔体定向激发后材料饱和磁致伸缩应变λ达到181×10-6。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 磁致伸缩的基本原理
• 1.3 磁致伸缩材料的发展与应用
• 1.3.1 磁致伸缩材料的发展
• 1.3.2 磁致伸缩材料的种类
• 1.3.3 磁致伸缩材料的应用
• 1.4 Fe-Ga合金的概述
• 1.4.1 影响Fa-Ga合金磁致伸缩性能的因素
• 1.4.2 Fe-Ga合金的制备工艺
• 1.5 本论文研究的目的、意义及研究内容
• 1.5.1 本论文研究的目的、意义
• 1.5.2 本论文研究主要内容
• 第二章 试验方法
• 2.1 试验方案
• 2.2 样品制备
• 2.2.1 铸态样品的制备
• 2.2.2 快速定向凝固样品的制备
• 2.2.3 深过冷熔体激发定向凝固样品的制备
• 2.3 组织分析和性能测量方法
• 2.3.1 显微组织分析
• 2.3.2 结构分析及设备
• 2.3.3 磁致伸缩性能测试
• 第三章 铸态Fe-Ga合金的结构及磁致伸缩性能
• 3.1 铸态Fe-Ga合金的显微组织
• 3.2 铸态Fe-Ga合金的XRD结构分析
• 3.3 铸态Fe-Ga合金的磁致伸缩性能
• 3.4 本章小结
• 第四章 快速定向凝固的结构及磁致伸缩性能
• 4.1 试验方法
• 4.1.1 试样制备
• 4.1.2 试样的分析
• 4.2 快速定向凝固Fe-Ga合金的显微组织
• 4.3 快速定向凝固Fe-Ga合金的XRD结构分析
• 4.4 快速定向凝固Fe-Ga合金的相结构分析
• 4.5 快速定向凝固Fe-Ga合金的磁致伸缩性能的测量
• 4.6 本章小结
• 第五章 深过冷熔体激发定向凝固Fe-Ga合金的结构及磁致伸缩性能
• 5.1 深过冷技术简介
• 5.1.1 热力学过冷度与过冷度的遗传性
• 5.1.2 深过冷获得技术
• 5.1.3 深过冷熔体激发定向凝固
• 5.2 Fe-Ga合金深过冷处理
• 5.2.1 熔融玻璃净化剂
• 81Ga₁₉合金的显微组织'>5.2.2 深过冷Fe₈₁Ga₁₉合金的显微组织
• 81Ga₁₉合金的结构分析'>5.2.3 深过冷Fe₈₁Ga₁₉合金的结构分析
• 81Ga₁₉合金的磁致伸缩性能'>5.2.4 深过冷Fe₈₁Ga₁₉合金的磁致伸缩性能
• 5.3 深过冷熔体激发定向凝固
• 5.3.1 材料磁致伸缩性能的测量
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读硕士期间发表的论文