[發(fā)明專利]具有超磁致伸縮系數(shù)的稀土硼化物及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010106193.0
• 申請日: 2010-02-02
• 公開（公告）號: CN101781732A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬天宇;亓瑞磊;張昌盛;嚴(yán)密
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C22C29/14
• 分類號: C22C29/14;C22C1/02;C22F1/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有超磁致伸縮系數(shù)的稀土硼化物及其制備方法。

背景技術(shù)

鐵磁體在磁場的作用下會發(fā)生形狀或者尺寸的變化，這一現(xiàn)象被稱為磁致伸縮。一般強(qiáng)磁物質(zhì)的磁致伸縮系數(shù)只有10^-5～10^-6數(shù)量級。二十世紀(jì)六十年代，發(fā)現(xiàn)重稀土金屬的磁致伸縮達(dá)到10^-3數(shù)量級，但是這樣大的磁致伸縮數(shù)值只有在極低的溫度下才能出現(xiàn)，室溫下無法使用。七十年代初，發(fā)現(xiàn)稀土與鐵的立方Laves相化合物RFe₂，在室溫下具有很大的磁致伸縮系數(shù)，但是RFe₂化合物具有很大的磁晶各向異性，在磁化時(shí)需要很高的外磁場，限制了應(yīng)用范圍。其后研制出的三元稀土化合物，利用磁晶各向異性常數(shù)符號相反的RFe₂和R′Fe₂化合物相互補(bǔ)償，形成一種偽二元系化合物RxR′_1-xFe₂，可以在保持大磁致伸縮的同時(shí)，降低磁晶各向異性。這類材料被稱為稀土巨磁致伸縮材料，最有代表性的就是TbDyFe合金(商業(yè)牌號Terfenol-D)。

TbDyFe超磁致伸縮合金具有室溫超磁致伸縮性能和低磁晶各向異性，可以滿足許多實(shí)際應(yīng)用的低磁場需求，已成為當(dāng)代的重要換能及信息轉(zhuǎn)換材料。近年來，人們用Mn、Co、Si、Al、V等元素替換合金中的Fe原子，期望改善磁性和磁致伸縮性能。Clark等人認(rèn)為有可能在四元合金Tb_xDy_1-x(Fe_1-yCo_y)₂系獲得寬溫域超磁致伸縮合金。四元Tb_0.36Dy_0.64(Fe_1-xCo_x)₂合金在-80～100℃寬溫域具有超磁致伸縮特性。

近年來，小原子半徑的H、B、C、以及Be等元素的添加，對RFe₂型超磁致伸縮合金性能的影響獲得來了人們的廣泛關(guān)注。其中B元素的添加能夠抑制非立方結(jié)構(gòu)相的出現(xiàn)，有效提高合金的磁致伸縮性能，如Dy_0.7Pr_0.3Fe₂、Tb_0.2Pr_0.8(Fe_0.4Co_0.6)_1.93等。輕元素H、B、C、Be由于原子半徑小，它們既可作為間隙原子又可作為替代原子進(jìn)入晶體點(diǎn)陣。一方面它們能引起點(diǎn)陣的膨脹或收縮，另一方面由于s或p電子的加入可能影響電子濃度、間接交換作用等其它因素，從而影響Laves相的形成和磁性。所以我們系統(tǒng)的研究了小半徑B原子的引入對Tb_0.36Dy_0.64(Fe_0.85Co_0.15)_2-xB_x(x＝0.01～0.99)合金結(jié)構(gòu)、磁性和磁致伸縮的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有超磁致伸縮系數(shù)的稀土硼化物及其制備方法。

超磁致伸縮材料化學(xué)式為，Tb_0.36Dy_0.64(Fe_0.85Co_0.15)_2-xB_x，其中x＝0.01～0.99。

超磁致伸縮材料的制備方法包括如下步驟：

1)以質(zhì)量百分濃度為99.9％的Tb、Dy、Fe、Co金屬和Fe-B合金為原料，配制目標(biāo)成分Tb_0.36Dy_0.64(Fe_0.85Co_0.15)_2-xB_x合金，其中x＝0.01～0.99，調(diào)節(jié)真空電弧爐的真空度到1×10^-4Pa～1×10^-3Pa，通入質(zhì)量百分濃度為99.9％的氬氣保護(hù)，反復(fù)熔煉多次獲得均勻的鑄錠；

2)在管式爐中進(jìn)行，調(diào)節(jié)背底真空度達(dá)1×10^-4Pa～1×10^-3Pa，通入質(zhì)量百分濃度為99.9％的氬氣保護(hù)，在900～1100℃溫度，保溫24～120小時(shí)。