[发明专利]一种Fe－Ga系磁致伸缩材料及其制造工艺

说明书

技术领域：

本发明属于磁性材料领域，涉及一种新型磁致伸缩材料的成分及制造工艺。

背景技术：

铁磁性物质在磁化状态发生改变时，其自身的长度也发生微小的变化。这种现象叫做磁致伸缩。磁致伸缩的量用磁致伸缩系数λ表示，定义为λ＝Δl/l(1为材料样品原始长度，Δl为磁化状态改变时样品发生的变化)，实用的传统的磁致伸缩材料是Ni和Fe基合金，λ一般在40-100ppm左右(1ppm＝10^-5)，由于这类材料的λ太小，所以使用范围受到限制。后来人们又发明了一种电磁致伸缩材料，通常称为压电陶瓷(PZT)材料，虽然该材料的λ比较高，可达到300ppm，高频特性也比较好，但由于该材料比较脆，实用中很容易损坏。20世纪80年代，美国Clark等人发明了一种以稀土和Fe组成的材料，具有很高的磁致伸缩，其单晶体的λs高达2000ppm。该材料除高λs外，还有一些其它优点，如低频特性好，响应速度快，能量密度高，产生的推力大，转换效率高等。因此这种材料具有广泛的应用领域。为此美国Etrema公司(该材料的主要生产商)申请了材料的成分和制造工艺专利。我们在研究该材料方面也取得了突破性成果，在材料的成分和制造方法上都有创新，并且申请了两个国家发明专利，均已授权。但是这种稀土超磁致伸缩材料也有其缺点，一是材料的脆性比较大，加工手段受限制且加工费用高，二是原材料的成本很高，因此造成了这种材料的销售价格昂贵，另外其工作磁场也高(大于400 Oe)，使得附属设备增加，因此其应用推广受到很大的阻力。

发明内容：

本发明的目的就是要找到一种磁致伸缩比较高，力学性能比较好，价格又比较便宜，可以在很低的磁场下(小于100 Oe)工作的新材料，它将有更广泛的用途。

本发明涉及一种Fe-Ga系磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分主要由Ga和Fe组成，Ga的含量为10-40at％，附加掺杂含量为：C＝200-600ppm，N＝200-700ppm，O＝200-800ppm，余量为Fe，材料中Ga成分的优选值为15-25at％。

一种Fe-Ga系磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分主要由Ga、Al、Fe组成，Ga的含量为10-40at％，Al含量为0.01-15at％，附加掺杂含量为：C＝200-600ppm，N＝200-700ppm，O＝200-800ppm，余量为Fe，Al成分的优选值为0.05-9at％。

一种Fe-Ga系磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分主要由Ga、Be、Fe组成，Ga的含量为10-40at％，Be含量为0.01-15at％，附加掺杂含量为：C＝200-600ppm，N＝200-700ppm，O＝200-800ppm，余量为Fe，Be成分的优选值为0.05-8at％。

一种Fe-Ga系磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分主要由Ga、V、Fe组成，Ga的含量为10-40％，V含量为0.01-15at％.附加掺杂含量为：C＝200-600ppm，N＝200-700ppm，O＝200-800ppm，余量为Fe，V成分的优选值为0.05-6at％。

一种Fe-Ga系磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分主要由Ga、Cr、Fe组成，Ga的含量为10-40at％，Cr含量为0.01-10at％，附加掺杂含量为：C＝200-600ppm，N＝200-700ppm，O＝200-800ppm，余量为Fe，Cr成分的优选值为0.05-5at％。

一种Fe-Ga系磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分主要由Ga、In、Fe组成，Ga的含量为10-40at％，In含量为0.01-15at％，附加掺杂含量为：C＝200-600ppm，N＝200-700ppm，O＝200-800ppm，余量为Fe，In成分的优选值为0.05-6at％。

一种Fe-Ga系磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分主要由Ga、Cd、Fe组成，Ga的含量为10-40at％，Cd含量为0.01-15at％，附加掺杂含量为：C＝200-600ppm，N＝200-700ppm，O＝200-800ppm，余量为Fe，Cd成分的优选值为0.05-6at％。

一种Fe-Ga系磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分主要由Ga、Mo、Fe组成，Ga的含量为10-40at％，Mo含量为0.01-15at％，附加掺杂含量为：C＝200-600ppm，N＝200-700ppm，O＝200-800ppm，余量为Fe，Mo成分的优选值为0.05-6at％。