[发明专利]提高〈112〉轴向取向TbxDy1-xFey合金棒磁致伸缩性能的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁性材料领域，尤其涉及一种提高<112>轴向择优取向Tb_xDy_1-xFe_y合金棒的磁致伸缩性能的方法。

背景技术

铁磁体在磁场的作用下会发生形状或者尺寸的变化，这一现象被称为磁致伸缩。一般强磁物质的磁致伸缩系数只有10^-5～10^-6数量级。二十世纪六十年代，发现重稀土金属的磁致伸缩达到10^-3数量级，其中Dy单晶甚至还达到10^-2数量级。但是这样大的磁致伸缩数值只有在极低的温度下才能出现，无法在室温下使用。七十年代初，发现稀土与铁的立方Laves相化合物RFe₂，在室温下具有很大的磁致伸缩系数，如单晶的TbFe₂合金在其易磁化方向的室温饱和磁致伸缩系数高达2460×10^-6。Tb稀土离子是高度各向异性的(最扁的椭球状)，因此Tb-Fe的交换作用很大，从而使得稀土亚点阵的磁化强度在室温时几乎保持不变，所以磁致伸缩值没有比低温时明显降低。但是，RFe₂化合物具有很大的磁晶各向异性，在磁化时需要很高的外磁场，限制了应用范围。在晶体场理论的指导下，用磁致伸缩常数符号相同而磁晶各向异性常数符号相反的RFe₂和R′Fe₂化合物组成磁晶各向异性相互补偿的伪二元系化合物R_xR′_1-xFe₂，可以在保持大磁致伸缩的同时，降低磁晶各向异性。这类材料被称为稀土巨磁致伸缩材料，最有代表性的就是TbDyFe合金(商业牌号Terfenol-D)。

TbDyFe巨磁致伸缩材料在室温下具有磁致伸缩应变大、居里温度高、能量密度高、频带宽、低频响应速度快等优点，在21世纪高新技术领域内占有重要的地位。TbDyFe合金常温下的易磁化方向为<111>，但是制备<111>择优取向的晶体是非常困难的。很多研究者集中在制备与<111>夹角较小的<112>或<110>取向晶体，也有优良的磁致伸缩性能。

近年来，人们对<112>取向TbDyFe合金棒的制备工艺、取向形成、凝固组织形貌和磁致伸缩性能等方面进行了大量的研究，获得了较好的磁致伸缩性能，并实现了在某些特殊领域中的应用。但是目前还未见有系统地研究低磁场下磁场热处理温度、保温时间、磁场大小和磁场方向与TbDyFe合金棒的轴向夹角对<112>轴向取向合金棒磁致伸缩性能影响的报道，本发明主要着眼于采用磁场热处理提高<112>轴向取向TbDyFe合金的磁致伸缩性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种提高<112>轴向取向的Tb_xDy_1-xFe_y合金材料磁致伸缩性能的方法。

提高<112>轴向取向Tb_xDy_1-xFe_y合金棒磁致伸缩性能的方法包括如下步骤：

1)<112>轴向取向的Tb_xDy_1-xFe_y合金经表面及两端打磨处理后截成Ф5×30～10×50mm³规格的合金棒；

2)将合金棒封装在真空的石英玻璃管中，真空度为10^-1Pa，将封装好的石英玻璃管放入磁场热处理炉管的中间部位，升温到400～900℃，保温10min～2h后开始炉冷降温，同时施加外磁场，磁场强度为0.1～1.2T，磁场方向与合金棒轴向成0～90°角，炉冷至室温后取出。

所述的<112>轴向取向合金棒，其化学式为Tb_xDy_1-xFe_y，其中x＝0.1～0.4，y＝1.5～1.99。