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磁致伸缩材料的主要功能是实现电信号和机械信号之间的转换。稀土巨磁致伸缩材料TbFe2和Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金自上世纪70年代问世以来,最先应用于军事方面的声纳装置。经过了几十年的发展,Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金在民用工业领域的应用不断取得拓展,这种材料在声纳系统、水声换能器、电声换能器等高新技术领域有着广泛的应用。TbFe2和Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金都具有典型的立方Laves相MgCu2型结构,沿不同晶体学方向的磁致伸缩性能有很大区别。它们的易磁化轴为<111>方向,当合金的磁致伸缩没有达到饱和时,相同加载磁场条件下沿易磁化轴方向上的磁致伸缩系数要远大于其他方向。通过定向凝固制备手段一般只能够获得<1]0>和<112>方向的取向材料,运用籽晶技术可以获得<111>取向的棒材,但合金中出现大量的魏氏组织和RFe3相(R为稀土元素),使得材料的脆性大大增加从而无法使用。因此,寻求一种新的方法制备出沿晶体易磁化轴<111>方向取向的R-Fe合金,是符合磁致伸缩材料的发展方向和工业需要的。强磁场技术的快速发展使磁场的作用范围扩展到整个材料领域,给材料科学的发展带来了前所未有的机遇,尤其是在金属材料的热处理和凝固过程中通过施加强磁场旋转磁畴从而获得有取向的组织已经变为可能。本课题对TbFe2和Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金在不同强磁场工艺下的晶体取向变化和磁致伸缩行为进行了研究,分析了两者之间的关系。具体的研究内容和取得的主要结果包括：(1)研究了强磁场热处理对TbFe2和Tb0.27Dy0.73Fe1.9s合金磁致伸缩性能的影响。发现强磁场并没有改变合金的取向和相组成,但两种合金沿<113>方向的取向度都有所增加。二元TbFe2合金的磁致伸缩性能在强磁场热处理之后有一定提高,而三元Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金的磁致伸缩性能经过强磁场热处理后没有明显的提高。(2)研究了强磁场对TbFe2合金半固态等温处理过程的影响。在8.8 T强磁场作用下以1.5℃/mmin缓慢凝固时,合金在平行磁场方向沿易磁化轴<111>取向,相应的磁致伸缩性能也有显著提升。无压应力下的磁致伸缩系数较母合金提高了34%,15 MPa压应力下的磁致伸缩显示了明显的“跳跃”效应。不同磁场强度下样品的组织形貌差别较小,但随着磁场强度的升高,当磁场强度达到11.5 T时,样品在8.8 T产生的<111>织构向<110>织构转化,样品的磁致伸缩系数也随之发生改变。(3)在TbFe2合金的凝固过程中施加了强磁场,考察了在不同凝固速率下强磁场对TbFe2合金晶体取向、相排列、磁各向异性以及磁致伸缩性能的影响。实验表明,当凝固速率为1.5℃/min时,强磁场对样品的晶体取向有很大影响,从0 T磁场增加到4.4 T磁场,晶体的择优取向经历了<113>-<110>-<111>的转变。重熔后TbFe3相在基体表面析出,这也是由于重熔过程中稀土元素挥发引起的。强磁场使样品的金相中基体相TbFe2和析出相TbFe3都出现了明显的组织排列,并且随着磁场强度的增强,这种组织排列现象更加明显。强磁场缓慢凝固后合金的磁致伸缩系数也显著提高,4.4 T样品的饱和磁致伸缩系数比0T增加了24%,并且随着凝固过程中磁场强度的增加,样品的“跳跃效应”愈发明显。当强磁场以60-℃min的凝固速率快速凝固后,TbFe2样品的择优取向没有发生改变,但最强峰(113)所对应的晶向<113>的取向度随着凝固过程中磁场强度的增加而升高。快速凝固的样品随着凝固过程中磁场强度的增加,磁致伸缩系数也有所升高,但没有凝固速率为1.5℃/min时的强磁场凝固效果明显。(4)在不同冷却速率下巨磁致伸缩材料Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金的凝固过程中施加了不同磁场强度的磁场。从Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金的晶体取向、微观形貌以及磁致伸缩性能等方面考察了磁场的作用效果。合金以不同冷却速率凝固后,微观组织中都出现了(Tb,Dy)Fe3相,1.5℃/mmin速率下缓慢凝固后在2.2 T和4.4 T样品中平行磁场方向出现了清晰的组织排列。当凝固速率为1.5℃/min时,随着磁场强度的升高,晶体取向经历了<113>-<110>-<111>的变化,并且VSM测试结果也证明了施加强磁场的样品产生了明显的磁各向异性,沿磁场方向样品更易磁化；当凝固速率为5℃/min时,强度低于2.2 T的磁场没有改变凝固后样品的取向,当磁场大于4.4 T时,样品才沿易磁化轴<111>方向取向；以60℃/min的凝固速率快速凝固后,强磁场下合金样品的取向无变化。也就是说强磁场缓慢凝固(凝固速率为1.5℃/mmin和5-℃/min)后合金的磁致伸缩系数均显著提高,而快速凝固(凝固速率为60℃/mmin)后合金的磁致伸缩性能无明显变化。(5)以上的实验表明,强磁场可以诱导晶体在平行于磁场方向沿易磁化轴取向,并使晶粒沿磁场方向生长。沿易磁化轴<111>方向平行于磁场方向旋转取向将降低体系自由能,所以就这样产生了易磁化轴<111>方向的织构。只有促进旋转取向的磁矩大于阻碍旋转取向的粘性阻力矩和洛仑兹力矩,强磁场才能顺利的诱导晶粒沿磁场方向排列。此外,强磁场诱导组织排列还必须要求晶粒在凝固过程中要有自由取向的空间和时间。通过强磁场控制晶体取向和组织排列,为提高磁致伸缩性能,为开发磁致伸缩材料提供了新的方法。