专利名称：一种稀土-铁合金磁致伸缩材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及稀土铁合金磁致伸缩材料，特别提供了一种(Tb、Dy、Pr)-Fe合金磁致伸缩材料。
稀土—铁形成MgCu2型Laves相化合物(RFe2)具有很大的磁致伸缩率，它们的磁晶各向异性常数往往很高，其中尤以TbFe2的磁致伸缩和磁晶各向异性常数最大，只有在高磁场对，它们才产生较大的磁致伸缩值。但是，在实际应用磁致伸缩材料时，却要求在较低磁场即能获得较大的磁致应变，这就要求材料具有较大的磁致伸缩而其各向异性常数不大。由两种具有磁致伸缩符号相同，而磁晶各向异性常数的符号相反的二元化合物RFe2，可降低其磁晶各向异性常数，但仍保持具有较大的磁致伸缩。例如Tb1－xDyxFe2或Tb1－xPrxFe2等。
本发明的目的在于提供一种各向异性更低，磁伸性能更好的稀土—铁赝二元合金磁致伸缩材料。
本发明提供了一种稀土—铁合金磁致伸缩材料，属于(TbDy)Fe2赝二元化合物，其特征在于以Pr部分替代Dy，其化学成份为(原子比)Tb1－x－yDyxPryFeu其中0.5≤x≤0.75，0.05≤y≤0.2，x＋y≤0.80，1.75≤u≤2.0。其中的Fe还可用Al或Mn部分替代，化学成份为Tb1－x－yDyxPry(Fe1-vMv)u，其中的M为Al或Mn，0.02≤v≤0.2，X、y、u同上。
在(Tb，Dy)Fe2赝二元化合物中，以Pr部分替代Dy的浓度y≤0.2原子比时，对其居里温度影响不大，若y＞0.2原子比时，其居里温度将大幅度降低，y＜0.05原子比时，对降低磁晶各向异性常数，或改善磁致伸缩性能的作用太弱，合金中Tb的浓度不小于0.2原子比，不大于0.4原子比，因此x＋y≤0.8。以Al或Mn部分置换Fe时，除引起化合物的磁晶各向异性发生变化，在一定的置换浓度范围，对改善其低磁场的磁致应变有利外，RFe2化合物的均匀范围，将随Al或Mn的置换浓度增高，而略向化学计量的富Fe一侧移动，v＜0.02原子比时，这些作用很微弱，v＞0.2时，则合金的居里温度和磁致伸缩特性将大幅度降低，合金中Fe与Al或Mn的总浓度u＞2.0，则合金中1∶3相(RFe3)含量较多，u＜1.75，则合金中的富稀土相含量较多，这二者均将损害合金的磁致伸缩特性。
多晶磁致伸缩材料中的一些晶粒，如果对其主轴是无规分布的，则由于磁致伸缩是各向异性的，在温度低于居里点，并在磁场作用下，材料内部就产生不均匀应变，从而阻碍磁畴畴壁移动，因为要达到换能目的，畴壁移是必须的，因此晶粒无规分布的多晶稀土磁致伸缩材料不可能实现有效动态范围的换能目的，解决的途径是制成晶粒取向多晶稀土磁致伸缩材料，因而我们采用下述方法制备合金合金按上述比例配制后在电弧炉中熔炼，然后在磁悬浮水冷坩埚中熔炼，并用Czochr aski法生长出棒材。下面通过实例详述本发明附
图1(Dy0.65Tb0.25Pr0.1)(Fe1.95Al0.05)1.85合金晶粒取向<110>，多晶棒材与晶体生长方向垂直的截面上的X射线衍射图谱；附图2(Dy0.6Tb0.3Pr0.1)(Fe1.95Mn0.05)1.85合金部分晶粒取向<111>及少数晶粒取取<110>多晶棒材，垂直于晶体生长方向的截面上的X射线衍射图谱；附图3(Dy0.6Tb0.3Pr0.1)(Fe1.95Mn0.05)1.90合金部分晶粒取向<110>及少数晶粒取向<211>多晶棒材在垂直于晶体生长方向的截面上的X射线图谱；附图4(Dy0.65Tb0.25Pr0.1)(Fe1.95Al0.05)1.90合金部分晶粒取向<211>多晶棒材在垂直于晶体生长方向的截面上的X射线衍射图谱。
实例1晶粒取向<110>多晶合金(Dy0.65Tb0.25Pr0.1)(Fe1.95Al0.05)1.85棒材，合金料是先在磁控电弧炉熔炼，然后在水冷磁悬浮坩蜗，用Czochralski法生长的，X-射线投射到与晶体棒材生长方向垂直的截面上，即棒材的横截面上的X射线衍射图普如图1所示。从图可见，其晶粒取向为<110>方向，在室温2KOe磁场，它的磁致伸缩率λ为760ppm。
实例2部分晶粒取向<111>及少数晶粒取向<110>多晶合金(Dy0.6Tb0.3Pr0.1)(Fe1.95Mn0.05)1.85棒材，合金料也是先在磁控电弧炉熔炼，然后在磁悬浮水冷坩埚，用Czockralski法生长的棒材，X射线投射到与晶体生长方向垂直的截面上，即棒材的横截面上的X射线衍射图谱如图2所示。从图2可见，部分晶粒取向为<111>方向，还有少数晶粒取向为(110)，在室温2KOe磁场，它的磁致伸缩率λ为750ppm。
实例3部分晶粒取向<110>及少数晶粒取向<111>多晶合金(Dy0.6Tb0.3Pr0.1)(Fe1.95Mn0.05)1.90棒材，制备方法与(1)及(2)一样，X射线投射到与晶体生长方向垂直的截面上，即棒材的横截面上的X射线衍射图谱如图3所示。从图3可见，部分晶粒取向为<110>，另有少数晶粒取向为<111>，在室温2KOe磁场，其磁致伸缩率(在测量方向与磁场方向平行时)λ″为730ppm。
实例4部分晶粒取向<211>多晶合金(Dy0.65Tb0.25Pr0.1)(Fe1.95Mn0.05)1.90棒材，其制备方法与(1)或(2)相同，X射线投射到与晶体生长方向垂直的截面上，即棒材的横截面上的X射线衍射图谱如图4所示。从图可见，其部分晶粒取向为<211>，在室温，2KOe磁场，其磁致伸缩率为λ″为700ppm。
权利要求
1.一种稀土—铁合金磁致伸缩材料，属于(TbDy)Fe2赝二元化合物，其特征在于以Pr部分替代Dy，其化学成份为(原子比)Tb1－x－yDyxPryFeu其中0.5≤x≤0.75，0.05≤y≤0.2，x＋y≤0.80，1.75≤u≤2.0。
2.按权利要求1所述磁致伸缩材料，其特征在于其中的Fe还可用Al或Mn部分替代，化学成份为Tb1－x－yDyxPry(Fe1－vMv)u其中的M为Al或Mn，0.02≤v≤0.2，y、u同上。
3.权利要求1，2所述稀土—铁合金磁致伸缩材料制备方法，其特征在于合金配制后在电弧炉中熔炼，然后在磁悬浮水冷坩埚中熔炼，并用Czochr aski法生长出棒材。
全文摘要
一种稀土-铁合金磁致伸缩材料，属于(TbDy)Fe
文档编号C30B29/10GK1125265SQ9411270
公开日1996年6月26日 申请日期1994年12月21日 优先权日1994年12月21日
发明者吴昌衡, 王博文, 金希梅, 庄育智, 李强, 张一玲 申请人:中国科学院金属研究所, 武汉工业大学