一种基于FeGa-RFe2磁晶各向异性补偿原理设计的新型磁致伸缩材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于FeGa-RFe₂磁晶各向异性补偿原理设计的新型磁致伸缩材料及其制备方法，该磁致伸缩材料成分为（Fe_100－XGa_X）_Y（RFe₂）_Z，其中10≤X≤40，Y与Z调节赝二元系中补偿成分的比例Y:Z=1～20，RFe₂为TbFe₂、SmFe₂、DyFe₂、HoFe₂、ErFe₂、TmFe₂中的一种或者几种，X、Y、Z为摩尔百分比含量。本发明基于FeGa-RFe₂磁晶各向异性补偿原理设计的新型磁致伸缩材料通过在非稀土FeGa基磁致伸缩合金成分中，微量添加具有大磁致应变性能的稀土RFe₂成分，同时对FeGa成分进行磁晶各向异性补偿，从而获得具有大磁致应变、低驱动场、高力学性能、低成本等优势性能的新型磁致伸缩材料。

主权项

制备一种基于FeGa‑RFe₂磁晶各向异性补偿原理设计的新型磁致伸缩材料的方法，包括有下列步骤：步骤一：按目标成分进行配料；步骤二：用真空非自耗电弧熔炼炉冶炼母合金；步骤三：单辊制甩带；其特征在于：在按目标成分进行配料的步骤中，所述目标成分为(Fe₈₃Ga₁₇)₄(DyFe₂)₁、(Fe₈₃Ga₁₇)₆(HoFe₂)₁、(Fe₈₃Ga₁₇)₁₆(TbFe₂)₁、(Fe₈₅Ga₁₅)₂₀(HoFe₂)₃、(Fe₈₀Ga₂₀)₄(TbDyFe₄)₁或(Fe₈₃Ga₁₇)₄(TbDyHoErFe₄)₁；在步骤二中先将步骤一得到的配料放入真空非自耗电弧熔炼炉的炉内；对真空非自耗电弧熔炼炉抽真空度至4.0×10^－3～5.0×10^－3Pa后，冲入氩气洗炉后，再抽真空度至2.0×10^－3～3.0×10^－3Pa；氩气的体积百分比纯度为99.99％；然后充入氩气至真空度为2Pa～1×10^－1Pa，在熔炼电流100A～150A下将配料进行熔化，熔炼时间为3～5min，反复熔炼4～5次，制得母合金铸锭；在单辊制甩带步骤中，具体步骤有：步骤301：将步骤二熔炼得到的母合金铸锭进行线切割，得到铸锭试样；步骤302：将铸锭试样采用超声波进行清洗后干燥处理，得到干净试样；利用工业用超声波清洗剂或丙酮在频率为30KHz～50KHz的条件下，超声清洗5min～10min，清洗后放于烘箱内于80℃～120℃条件下烘干10min～30min，得到干净试样；步骤303：将干净试样置于真空甩带机的石英管中，先抽真空度至4.0×10^－3～5.0×10^－3Pa后，冲入氩气洗炉，再抽真空度至2.0×10^－3～3.0×10^－3Pa，充入氩气至真空度为2Pa～1×10^－1Pa，且使炉体与储气罐的压力差为0.04～0.08MPa；在熔炼温度1600～1800℃，熔炼时间5～30s下，待干净试样完全熔化后喷射到旋转的铜辊表面冷却，铜辊表面温度为20～50℃，制得RFe₂和FeGa复合的磁致伸缩晶体薄带样品；甩带过程中，石英管下端与铜辊表面相距1mm～2mm；铜辊线速度为10m/s～30m/s，熔体喷射压力为0.04Mpa～0.08Mpa。