非平衡Fe-Ga合金热处理及磁致伸缩性能的影响

【摘要】本文主要论述了Fe-Ga合金淬火热处理时的保温时间和淬火温度对其组织和磁致伸缩性能的影响,对于铸态、净化态和磁场净化态的Fe83Ga17合金分别施加了730℃和1000℃、保温1h、3h和5h的淬火处理,观察不同状态下的Fe83Ga17合金在不同热处理条件下组织和性能的变化情况,并分析了产生该变化的原因,为获得最佳磁致伸缩性能,确定了最佳的热处理工艺参数。结果表明：1、在730℃和1000℃温度下,分别保温1h、3h和5h后淬火至室温,铸态、净化态和在磁场中凝固的净化态Fe83Ga17合金,发现合金的晶粒均发生不同程度的长大,晶粒变得规则,晶界处的富Ga相析出物减少甚至消失。延长保温时间,合金的回复过程越充分,淬火处理抑制其充分再结晶过程,故其室温晶粒粗大；淬火处理使合金的高温组织被快速“冻结”下来,且可以抑制合金中富Ga相的产生。从X射线衍射图谱可知,无论是在730℃还是在1000℃下,合金保温不同时间后进行淬火处理,仍然保持体心立方结构不变,各峰位的衍射角度较标准α-Fe的衍射峰发生轻微偏移,这是由于Ga的原子半径大于Fe的原子半径,当Ga加入Fe中形成替位式固溶体时Ga原子会引起晶格畸变,晶格常数的变化引起峰位发生偏移。从X射线衍射图谱中发现,未经热处理的原始态合金的峰位均发生不同程度的劈裂,劈裂与合金中新相的产生有关,经淬火处理后,各峰的劈裂现象减弱甚至消失,说明淬火热处理可以抑制这种新相的产生2、铸态Fe83Ga17合金经730℃保温3h淬火至室温,与相同温度保温1h和5h相比,其磁致伸缩性能最佳,饱和磁致伸缩系数达到95ppm,在铸态Fe83Ga17合金的基础上提高了82%,而分别经过1h和5h保温的合金饱和磁致伸缩系数为68ppm和81ppm.在相同的保温温度下,保温1-3h内,合金的饱和磁致伸缩系数呈现上升的态势,当保温时间延长至5h时,合金的饱和磁致伸缩系数下降。净化态和磁场净化态的Fe83Ga17合金也出现了相同的规律。相比之下,铸态Fe83Ga17合金经过1000℃保温1h淬火至室温,合金的磁致伸缩性能提高不明显,仅在原基础上增加了10ppm,且随着保温时间的延长,合金磁致伸缩性能下降,5h时降至44ppm。其他两种状态的合金在1000℃条件下进行热处理也呈现了相同规律。在居里温度(Tc)附近热处理和高温热处理相比,合金在Tc附近进行的热处理对提高磁致伸缩性能更有效,这是由合金在不同温度下淬火至室温后的组织决定的,在Tc附近淬火得到的室温组织中,存在基体相—-无序体心立方结构的A2相、短程有序的畸变DO3相和其他的有序结构相,这种无序-有序的室温组织的磁致伸缩性能最佳；而高温淬火至室温的组织中,合金保留了高温时候的无序状态,合金磁致伸缩性能下降。3、净化态的Fe83Ga17合金在凝固过程中施加300mT磁场后进行730℃、保温3h淬火至室温的热处理后,合金的磁致伸缩性能提高幅度最大,即在该条件下进行热处理的净化态Fe83Ga17合金在原母合金的基础上增加了89ppm,而磁场净化态的Fe83Ga17合金在原基础上增加了111ppm。这是因为合金在凝固过程中施加的外磁场使得合金中的一部分磁畴被强制排列在垂直于合金棒材的轴向方向上,当施加平行于合金轴向的外场时,与外场呈90°的磁畴对磁致伸缩性能贡献最大,这种排列本身就有利于提高合金的磁致伸缩性能,而进行730℃保温3h淬火热处理后,合金中形成了部分无序和部分有序的室温组织,凝固中施加外场和凝固后进行热处理并不相互影响,反而是相得益彰,促使合金的磁致伸缩性能得到了大幅提升。
【作者】谢荣艳；
【导师】丁雨田；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】Fe-Ga合金；热处理；磁致伸缩材料；深过冷；

【参考文献】
[1]林延延.PegIFNα治疗慢乙肝用药指导指标的筛选及NK细胞在慢性乙肝病毒感染中作用的初步探索[D].厦门大学,外科学,2014,硕士.
[2]冯睿娟.基于光子晶体光纤的偏振分束器的研究[D].北京交通大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[3]傅丽华,谢炳庚,何燕子,仇应山,朱康.基于小波分析长株潭核心区土地利用变化尺度特征研究[J].地理科学,2012,01:60-65.
[4]荆婷婷.基础教育阶段教师资格制度的现状研究[D].华中科技大学,教育学原理,2013,硕士.
[5]沈博.惯性导航技术在管道内检测中的应用[D].沈阳工业大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[6]吴伟.网络多媒体教室纯软件模型的研究与实现[D].南京理工大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[7]富佳鑫.基于嵌入式GIS的智能导游系统研究与设计[D].中国地质大学（北京）,计算机技术,2013,硕士.
[8]肖渝.市场势力、非利息收入与商业银行绩效[D].重庆大学,金融学,2014,硕士.
[9]朱红.论当代大学生思想政治教育中的情感教育[D].河北师范大学,思想政治教育,2012,硕士.
[10]弓健节.韩国服务贸易发展给中国带来的启示[J].商,2014,27:.
[11]张宇驰.我国家庭暴力防治立法中的证据问题研究[D].中国社会科学院研究生院,民事诉讼法（专业学位）,2014,硕士.
[12]张满.高速铁路财务可持续发展问题研究[D].景德镇陶瓷学院,会计学,2014,硕士.
[13].浙江工业大学机械设备有限公司[J].氮肥技术,2013,01:55.
[14]刘建兆,桑群峰,张永中,张袤焱.应用PLC和统计软件进行烧结生产信息技术开发[J].冶金信息导刊,2005,05:26-29.
[15]孙浅.江苏冶山矽卡岩型硼矿床中硼酸盐矿物学特征研究[D].南京大学,矿物学、岩石学、矿床学,2013,硕士.
[16]刘斌.桑树菌根化容器苗应用技术研究[D].西南大学,微生物学,2014,硕士.
[17]强学红.Hesse流形的截面曲率及共形变换[D].山西师范大学,基础数学,2013,硕士.
[18]丁辉.薪资程序公平与薪资满意度的相关研究[D].苏州大学,应用心理学,2003,硕士.
[19]苗雅菡.中国元素的西方化阐释[D].中国戏曲学院,戏剧戏曲学,2013,硕士.
[20]李津,刘晓来,赵东林.二氧化锰改性石墨烯电极材料的电化学性能[J].电池工业,2011,03:164-167.
[21]何汉漪,唐金树.可控延迟爆炸机[J].石油地球物理勘探,1982,03:77-82.
[22]高润冬.DN250-600水流量标准装置的研制[D].河北大学,测试计量技术及仪器,2014,硕士.
[23]刘佳.探讨我国企业社会责任的法制化[D].首都经济贸易大学,经济法,2013,硕士.
[24]王玮.中国人膀胱癌BIU-87细胞系导向肽的体外筛选与特异性鉴定[D].山西医科大学,外科学,2013,硕士.
[25]张丽娟,邹平.基于电子商务的企业信息化建设——ERP、CRM与电子商务的整合[J].昆明理工大学学报(理工版),2002,03:37-40.
[26]史高杰.致逝去的理想主义[D].四川外国语大学,英语语言文学,2014,硕士.
[27]王桂秋.产漆酶白腐菌的筛选及深度处理造纸废水的研究[D].陕西科技大学,制浆造纸工程,2013,硕士.
[28]刘文静.多壁碳纳米管/聚合物薄膜的制备及其在生物检测中的应用[D].哈尔滨工业大学,生物医学工程,2013,硕士.
[29]陈波先.《埤雅》研究综述[J].古籍整理研究学刊,2014,03:107-110.
[30]李婷婷.从中国一流大学《质量报告》透视其本科教育质量观[D].首都师范大学,高等教育学,2013,硕士.
[31]王黎明.基于模糊C均值算法的医学图像分割研究[D].西安电子科技大学,生物医学工程,2012,硕士.
[32]张凇源.检察机关参与恢复性司法研究[D].吉林大学,法律,2012,硕士.
[33]杨志刚.层布式混杂纤维混凝土抗折疲劳性能试验研究[D].武汉理工大学,结构工程,2003,硕士.
[34]杨昆.河北省大名县城西工业园区地下水环境影响评价[D].石家庄经济学院,地质工程,2013,硕士.
[35]黄志,张哲伦,张丰,陈明,刘仁义.基于多级格网的多边形集合求并算法研究[J].浙江大学学报(理学版),2014,01:108-112.
[36]张俊锋.编织型可降解神经再生导管的研制及性能研究[D].东华大学,纺织工程,2004,硕士.
[37]张旭.从版块视角看我国企业拓展对欧贸易的区位选择和商品选择[D].华东理工大学,应用经济学,2013,硕士.
[38]任芳葳.论建国初期土改运动对现代新儒家的影响[D].湖南师范大学,中国近现代史,2014,硕士.
[39]刘同英.濒死呼吸对心脏骤停猪模型冠脉灌注压的影响[D].遵义医学院,急诊医学（专业学位）,2012,硕士.
[40]秦家碧.梅毒孕妇不良妊娠发生率与影响因素及综合防控策略研究[D].中南大学,公共卫生与预防医学,2014,博士.
[41]王超.网络道德失范及建设探究[D].大连海事大学,马克思主义哲学,2014,硕士.
[42]梁遗贵.反射系数预测量板的计算方法[J].石油地球物理勘探,1986,01:83-92.
[43]黄欢明.轴流泵内流场的数值模拟与PIV实验研究[D].上海交通大学,2008.
[44]姜涛.胰岛素样生长因子-1在脊髓损伤中的作用研究[D].青岛大学,病理与病理生理学,2011,硕士.
[45]张翠云.柴油机共轨系统的匹配选型与仿真分析[D].山东大学,动力工程（专业学位）,2012,硕士.
[46]陈耿.中学历史研究性学习与人文素质的培养[D].福建师范大学,2003.
[47]李海彬.CDMA组网中功率控制与扩频同步方法的研究与实现[D].电子科技大学,电子与通信工程（专业学位）,2012,硕士.
[48]张国防.基于BelaSigna DSP的数字助听器系统设计[D].北京交通大学,微电子学与固体电子学,2013,硕士.
[49]曾谛.乡镇公务员激励机制及其优化对策研究[D].西南交通大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[50]王庆征.3T MRI扩散张量成像在腰骶部脊神经根中的应用研究[D].泰山医学院,影像医学与核医学,2012,硕士.