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本文以Tb0.3Dy0.7Fe2合金为基础,采用区域熔炼方法制备出具有<110>轴向择优取向的TbDyFe超磁致伸缩合金,系统地研究了不同的热处理工艺及添加第四组元Al对<110>轴向择优取向TbDyFe合金的取向、组织、磁致伸缩性能和力学性能的影响,并优选出最优的热处理工艺和Al的添加量范围,使合金在保持较高磁致伸缩性能的同时具有良好的力学性能。
<110>取向的TbDyFe合金在不同温度下热处理2h和4h。研究结果表明:热处理不改变TbDyFe合金的轴向择优取向;热处理2h后,网状的富稀土相向球状转变,当热处理温度达到1000℃以上时,基体片层组织明显退化;热处理4h后,网状的富稀土相发生变化,基体片层组织都有退化;在不同条件下的热处理后磁致伸缩系数基本上都提高,提高的最大幅度在300×10-6左右;经930℃热处理2 h后,力学性能明显改善,抗压强度从225 Mpa提高到256 Mpa。实验结果发现,<110>轴向择优取向的TbDyFe合金在930℃下热处理2 h,随炉冷却,其综合性能最好。
在TbDyFe合金中加入少量的Al,合金成分为Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)2(x=0.05,0.10,0.15)。研究发现:添加少量的Al不改变合金的轴向择优取向;添加Al后合金显微组织中有新相析出,随着Al添加量增大,析出物增多。少量Al的添加可以提高低磁场下的磁致伸缩性能。有高磁场下,当Al添加量较少(x≤0.05)时,磁致伸缩增大,随着Al的添加量增多,磁致伸缩下降,当Al的添加量X=0.15时,磁致伸缩下降幅度较大。Al的添加可以提高合金的力学性能,随着Al含量的增加,材料的抗压强度增大。
将Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)2合金在930℃下热处理2 h。研究结果表明:热处理不改变Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)2(x=0.05,0.10,.15)合金样品定向凝固形成的轴向择优取向;热处理后Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)2合金的片层组织退化,第二相晶粒细化,晶体内产生缺陷,随着Al含量的增大,缺陷增多,当Al的添加量x=0.10时,磁致伸缩增大,抗压强度提高,当x=0.05、0.15时,磁致伸缩下降,抗压强度变化不大。因此,当Al的添加量x=0.10时,热处理后其综合性能最好。