[发明专利]TbxDy（1-x）Fe（1.75～1.95）合金在磁场中凝固实现沿易磁化轴取向的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属功能材料的取向控制方法，具体是Tb_xDy(_1-x)Fe(_1.75～1.95)(x＝0.24～0.33)合金在凝固过程经静磁场作用获得沿易磁化轴(即<111>)取向的织构控制方法。属于金属功能材料技术领域。 

背景技术

稀土铁巨磁致伸缩材料Tb_xDy(_1-x)Fe(_1.75～1.95)(x＝0.24～0.33)可以有效地实现电信号和机械信号的转换。上世纪90代以后，稀土铁巨磁致伸缩材料在军民用工业领域获得了不断扩大的应用，在机翼减震、各种超声换能器、磁(电)-机械致动器、智能传感致动器等方面开始体现其优异的性能。但是稀土铁巨磁致伸缩材料具有磁致伸缩各向异性。沿易磁化轴<111>取向可以获得最佳的磁致伸缩性能。但是现在在凝固过程针对Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.9合金的制备技术及专利主要在以单向散热为主进行凝固的定向凝固技术领域，运用这些技术国内外还只能生产出<110>和<112>取向的棒材。在试验室里可以用籽晶的办法生产出小直径的较短的<111>取向的棒材，但这种工艺复杂，不稳定，且成份无法控制，无工业价值。 

铁磁性材料在远高于居里点的熔点附近，残余的磁晶各向异性仍是存在的，由于在磁场作用的体系中，晶体平行于磁场沿易磁化轴取向可以实现系统自由能最低，因而凝固过程中的Tb_xDy(_1-x)Fe(_1.75～1.95)在静磁场诱导下可以实现形核晶粒的沿易磁化轴(即<111>)取向。 

目前有申请号为200710099415.9的“一种稀土-铁超磁致伸缩材料及其制备方法”的专利申请，这个专利试图在定向凝固的基础上增加一个强磁场来实现Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.9合金的<111>取向。在该专利中采用3T以上的强磁场，在20mm～400mm/h的下拉速度进行定向凝固，希望获得<111>取向。这种方法是在单向散热为主的定向凝固过程中完成，即凝固在材料由高温区下拉至低温区的过程中完成，又参考申请号为200710099415.9的专利申请，材料被加热到远高于熔点的温度。 

发明内容

本发明所提出的解决技术问题的方案是一种在非单向散热的凝固条件下 Tb_xDy(_1-x)Fe(_1.75～1.95)合金在磁场中凝固实现沿易磁化轴取向的控制方法。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种Tb_xDy(_1-x)Fe_{(1.75～1.95)}合金在磁场中凝固实现沿易磁化轴取向的控制方法，其特征在于将母合金Tb_xDy(_1-x)Fe(_1.75～1.95)加热到低于熔点温度，不高于1240℃情况下，保温5分钟以上，其中x＝0.24～0.33，当施加静磁场强度大于2T时，采用0.4℃/min～100℃/min的冷却速率控制凝固过程；当施加静磁场0.3-2T时，采用0.1℃/min～5℃/min较慢的冷却速率控制凝固过程。在凝固的过程中，通过降低电阻丝的加热功率而不是通过提拉或下拉合金熔体离开高温区实现合金凝固，上述的加热和凝固在真空系统中进行，或在充有氩气的真空系统中进行。 

具有可以采用如下三种： 

第一种，包括如下步骤 

①加热母合金，当温度超过1100℃以后，以小于5℃/min的速度缓慢升温； 

②当母合金被加热到1235～1240℃的温度范围内，保温5分钟时间以上，施加静磁场2T以上； 

③以0.4℃/min～100℃/min的冷却速率控制凝固过程，直至凝固结束。 

第二种，包括如下步骤 

①加热母合金，当温度超过1100℃以后，以小于5℃/min的速度缓慢升温； 

②当母合金被加热到1235～1240℃的温度范围内，保温5分钟时间以上，施加静磁场0.8T～2T范围内； 

③熔体温度均匀以后，以0.2℃/min～5℃/min的冷却速率控制凝固过程，直至凝固结束。