一种磁致伸缩材料及其制备方法_3

文档序号:9231330阅读:来源:国知局
热体加热至1575°C,并控制温度梯度为5X105K/m,生长速度为8000mm/h之外,其它步骤与实施例1相同,制得成分为(Fea83Gaai7)9a97Lua的磁致伸缩材料(尺寸 Φ7_Χ20_)。
[0071]经检测,该(Fea83Gaa 17) 99.97Lu。.。3磁致伸缩材料中Lu元素完全固溶到FeGa基体中,并且材料为〈100〉取向的单晶材料;此外,该(Fea83GaQ.17) 99.97Lu。.。3材料的饱和磁致伸缩系数为330ppm,饱和磁场为3500e左右,磁致伸缩性能和综合使用性良好。
[0072]实施例3 制备(Fe0.81Ga0.19) 99.96Dy0.04
[0073]制备成分为(Fea81Gaa J 99 96Dytl tl4的磁致伸缩材料的方法,包括如下步骤:
[0074]1、配料
[0075]称取27.88g 的 Fe,8.25g 的 Ga 和 0.04g 的 Dy,备用。
[0076]2、制备母合金铸锭
[0077]将上述配备的原料Fe、Ga和Dy放入真空非自耗电弧熔炼炉的坩祸内,对真空非自耗电弧熔炼炉进行抽真空至1.0X 1-3Pa后,向炉体内充入纯度为99.99%以上的高纯氩气,待炉内的真空度上升至5.0XKT1Pa以后停止充气,反复此步操作三次后,将熔炼电流设置为120A,对原料进行熔炼,控制每次熔炼的时间为5分钟左右,反复熔炼四次,制得母合金铸Ι? ο
[0078]3、制备母合金棒
[0079]将上述制得的母合金锭置于真空非自耗电弧熔炼炉内,对真空非自耗电弧熔炼炉抽真空至1.0X 10_3Pa后,向炉体内充入纯度为99.99%以上的高纯氩气,待炉内真空度上升至5.0X KT1Pa以后停止充气。
[0080]将熔炼电流设置为120A,熔炼母合金锭,待母合金锭快要熔化时迅速将熔炼电流调节至300A,对准母合金锭中心、模具孔洞处吹弧,同时打开真空吸铸阀门,利用负压将瞬间熔化的母合金液吸铸到模具中制成母合金棒,该母合金棒为多晶组织,多晶取向以〈110〉、〈100〉为主。
[0081]4、制备磁致伸缩材料
[0082]对上述制得的母合金棒和〈100〉取向的Fe81Ga19单晶轩晶进行清洗,获得清洗试样。
[0083]采用定向凝固炉对材料进行定向凝固,按照实施例1方法放置好材料后,对定向凝固炉抽真空至1.0X 10_3Pa,向炉体内充入纯度为99.99%以上的高纯氩气,待炉内真空度上升至5.0 X KT1Pa以后停止充气,反复此步操作三次后,以40°C /min的升温速度将石墨加热体加热至1575°C,待母合金棒完全熔融并且Fe81Ga19单晶籽晶上部熔融后保温5min,然后以30°C/min的降温速度将石墨加热体的温度降至1500°C,在该温度下保温3min,再以相同的升温速度将石墨加热体加热至1575°C并保温5min,循环以上操作三次后保温30min,母合金棒完全熔融并且?6816&19单晶籽晶成为上部熔融、下部凝固的部分熔融状态。
[0084]控制温度梯度为4X 105K/m,生长速度为5000mm/h,将熔融的材料沿着FeGa单晶籽晶下部平稳地向下抽拉到GaIn合金中进行定向凝固,定向凝固时,通过GaIn合金冷却液对材料侧面进行冷却,同时通过水冷铜夹具对材料下端进行冷却,使单晶生长;待生长结束后,将炉内温度降至室温,取出生长后的单晶,制得成分为(Fea81Gaai9)ia96Dyaci4的磁致伸缩材料(尺寸Φ7_Χ20_)。
[0085]经检测,该(Fea81Gaai9)9a96Dyatl4磁致伸缩材料中Dy元素完全固溶到FeGa基体中,并且材料为〈100〉取向的单晶材料;此外,该(Fea81Gaai9)9a96Dyatl^料的饱和磁致伸缩系数为454ppm,饱和磁场为3000e左右,磁致伸缩性能和综合使用性良好。
[0086]实施例4 制备(Fe0.82Ga0.18) 99.98Sm0.02
[0087]除配料步骤中,称取28.12g的Fe,7.79g的Ga和0.019g的Sm备用;制备磁致伸缩材料步骤中,采用Fe82Ga18单晶籽晶作为籽晶,并控制温度梯度为10X10 5K/m,生长速度为1000mm/h之外,其它步骤与实施例1相同,制得成分为(Fea82Gaai8)9a98Smaci2的磁致伸缩材料(尺寸Φ7_Χ20_)。
[0088]经检测,该(Fea82Gaai8)9a98Smatl;^致伸缩材料中Sm元素完全固溶到FeGa基体中,并且材料为〈100〉取向的单晶材料;此外,该(Fea82Gaai8)9a98Sma%材料的饱和磁致伸缩系数为315ppm,饱和磁场为4000e左右,磁致伸缩性能和综合使用性良好。
[0089]实施例5 制备(Fe0.81Ga0.19) 99.9Tm0.工
[0090]制备成分为(Feci 81Gaci l9) 99 9Tmtl l的磁致伸缩材料的方法,包括如下步骤:
[0091]1、配料
[0092]称取27.76g 的 Fe,8.21g 的 Ga 和 0.105g 的 Tm,备用。
[0093]2、制备母合金铸锭
[0094]将上述配备的原料Fe、Ga和Tm放入真空非自耗电弧熔炼炉的坩祸内,对真空非自耗电弧熔炼炉进行抽真空至5.0X 10_2Pa后,向炉体内充入纯度为99.99%以上的高纯氩气,待炉内的真空度上升至LOXKT1Pa以后停止充气,反复此步操作三次后,将熔炼电流设置为100A,对原料进行熔炼,控制每次熔炼的时间为5分钟左右,反复熔炼四次,制得母合金铸Ι? ο
[0095]3、制备母合金棒
[0096]将上述制得的母合金锭置于真空非自耗电弧熔炼炉内,对真空非自耗电弧熔炼炉抽真空至5.0X 10_2Pa后,向炉体内充入纯度为99.99%以上的高纯氩气,待炉内真空度上升至1.0X KT1Pa以后停止充气。
[0097]将熔炼电流设置为100A,熔炼母合金锭,待母合金锭快要熔化时迅速将熔炼电流调节至300A,对准母合金锭中心、模具孔洞处吹弧,同时打开真空吸铸阀门,利用负压将瞬间熔化的母合金液吸铸到模具中制成母合金棒,该母合金棒为多晶组织,多晶取向以〈110〉、〈100〉为主。
[0098]4、制备磁致伸缩材料
[0099]对上述制得的母合金棒和〈100〉取向的Fe81Ga19单晶轩晶进行清洗,获得清洗试样。
[0100]采用定向凝固炉对材料进行定向凝固,按照实施例1方法放置好材料后,对定向凝固炉抽真空至5.0X 10_2Pa,向炉体内充入纯度为99.99%以上的高纯氩气,待炉内真空度上升至1.0X KT1Pa以后停止充气,反复此步操作三次后,以30°C /min的升温速度将石墨加热体加热至1650°C,待母合金棒完全熔融并且Fe81Ga19单晶籽晶上部熔融后保温15min,然后以20°C /min的降温速度将石墨加热体的温度降至1500°C,在该温度下保温8min,再以相同的升温速度将石墨加热体加热至1650°C并保温15min,循环以上操作三次后保温35min,母合金棒完全熔融并且?6816&19单晶籽晶成为上部熔融、下部凝固的部分熔融状态。
[0101]控制温度梯度为5X 105K/m,生长速度为6000mm/h,将熔融的材料沿着FeGa单晶籽晶下部平稳地向下抽拉到GaIn合金中进行定向凝固,定向凝固时,通过GaIn合金冷却液对材料侧面进行冷却,同时通过水冷铜夹具对材料下端进行冷却,使单晶生长;待生长结束后,将炉内温度降至室温,取出生长后的单晶,制得成分为(Fea81Gaai9)ia9Tmai的磁致伸缩材料(尺寸Φ7_Χ20_)。
[0102]经检测,该(Fea81Gaai9)ia9Tma^致伸缩材料中Tm元素完全固溶到FeGa基体中,并且材料为〈100〉取向的单晶材料;此外,该(Fea81Gaai9)ia9Tmai材料的饱和磁致伸缩系数为667ppm,饱和磁场为3700e左右,磁致伸缩性能和综合使用性良好。
[0103]实施例6 制备(Fe0.81Ga0.19) 99.8La0.2
[0104]除配料步骤中,称取27.55g的Fe,8.15g的Ga,0.086g的La备用;制备磁致伸缩材料步骤中,采用Fe81Ga19单晶籽晶作为籽晶,并将石墨加热体加热至1650°C,此外控制温度梯度为8X105K/m,生长速度为7000mm/h之外,其它步骤与实施例1相同,制得成分为(Fea81Gaai9)9^8Laa2的磁致伸缩材料(尺寸 C>7mmX20mm)o
[0105]经检测,该(Fea81Gaai9)99^LaaJlt致伸缩材料中La元素完全固溶到FeGa基体中,并且材料为〈100〉取向的单晶材料;此外,该(Fea81Gaai9)99^Laa2M料的饱和磁致伸缩系数为1316ppm,饱和磁场为5000e左右,磁致伸缩性能和综合使用性良好。
[0106]实施例7 制备(Fe0.82Ga0.18) 99.8 (HoEr) 0.2
[0107]除配料步骤中,称取27.3g的Fe,7.55g的Ga,0.099g的Ho和0.1g的Er备用;制备磁致伸缩材料步骤中,采用Fe82Ga18单晶籽晶作为籽晶,并将石墨加热体加热至1650 V,此外控制温度梯度为3X105K/m,生长速度为4000mm/h之外,其它步骤与实施例1相同,制得成分为(Fea82Gaai8)9a8(HoEr)tl.;^磁致伸缩材料(尺寸 C>7mmX20mm)。
[0108]经检测,该(Fea82Gaai8)9a8(HoEr)aJIt致伸缩材料为〈100〉取向的单晶材料;此夕卜,该(Fea82Gaai8)9a8(HoEr)a2材料的饱和磁致伸缩系数为1120ppm,饱和磁场为4900e左右,磁致伸缩性能和综合使用性良好。
[0109]实施例8 制备(Fe0.83Ga0.17) 99.84 (SmTm) 0.16
[0110]除配料步骤中,称取28.39g的Fe、7.33g的Ga、0.075g的Sm和0.084g的Tm备用;制备磁致伸缩材料步骤中,将石墨加热体加热至1650°C,并控制温度梯度为2X105K/m,生长速度为10000mm/h之外,其它步骤与实施例1相同,制
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