[發(fā)明專利]具有層狀結(jié)構(gòu)高度<111>取向粘結(jié)巨磁致伸縮材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210034284.7
• 申請(qǐng)日: 2012-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN102569638A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣成保;孟皓;張?zhí)禧?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L41/20
• 分類號(hào): H01L41/20;H01F1/053;C22C28/00;C22C1/02;C21D1/773;B22D27/02
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 李有浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Tb-Dy-Fe磁致伸縮材料，更特別地說，是指一種具有層狀結(jié)構(gòu)，高度<111>取向粘結(jié)的Tb_xDy_1-xFe_y(0.4＜x≤1，1.9≤y≤1.95)巨磁致伸縮材料及其制備方法。

背景技術(shù)

以TbDyFe合金為代表的巨磁致伸縮材料因其具有磁致伸縮應(yīng)變量大、居里溫度高、機(jī)電耦合系數(shù)大、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)在大功率水下通訊，精密加工和航空航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。20世紀(jì)末，為了解決TbDyFe合金在外加高頻交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的巨大的渦流效應(yīng)以及改善其力學(xué)性能，粘結(jié)TbDyFe巨磁致伸縮復(fù)合材料受到人們的廣泛關(guān)注。這種復(fù)合材料是由TbDyFe合金顆粒與高聚物偶聯(lián)劑按照一定配比混合而成。高聚物偶聯(lián)劑一方面起到割斷顆粒間渦電流的作用，同時(shí)也降低材料的磁致伸縮性能。提高顆粒的取向度以及獲得更優(yōu)的顆粒分布組織是提高其磁致伸縮的關(guān)鍵。

因巨磁致伸縮TbDyFe合金的磁致伸縮性能具有強(qiáng)烈的各向異性，沿不同晶體學(xué)方向相差很大，λ₁₁₁＞＞λ₁₀₀，<111>取向材料性能最優(yōu)。因此可以預(yù)期，以<111>取向TbDyFe單晶顆粒為功能體制備粘結(jié)材料，可獲得最優(yōu)的磁致伸縮性能。然而，現(xiàn)有報(bào)道尚未獲得高度<111>取向的高性能粘結(jié)巨磁致伸縮材料。

根據(jù)現(xiàn)有報(bào)道，其原因主要有以下兩點(diǎn)。其一是部分研究者采用的TbDyFe母合金為<112>取向。美國(guó)的Carman研究小組將<112>取向TbDyFe合金棒材切割成針狀短纖維，利用其形狀各向異性在磁場(chǎng)下取向制備出具有<112>取向的粘結(jié)巨磁致伸縮材料。其磁致伸縮可以達(dá)到1600ppm，然而其工藝復(fù)雜，成本較高。韓國(guó)學(xué)者發(fā)明的樹脂融入工藝，將定向生長(zhǎng)與化學(xué)溶解相結(jié)合，通過將<112>取向晶體中的富稀土偽共晶相與SiO₂反應(yīng)，移除富稀土相，然后在其留下的空隙位置滲入樹脂，制得<112>取向巨磁致伸縮材料，但其報(bào)道的磁致應(yīng)變最大僅為1013ppm。其二是由于TbDyFe母合金的磁晶各向異性較小。研究表明，在混料固化過程施加一個(gè)靜態(tài)磁場(chǎng)可以改變顆粒的取向度，然而顆粒在磁場(chǎng)作用下克服高聚物的黏滯阻力發(fā)生旋轉(zhuǎn)的前提是合金顆粒具有較高的磁晶各向異性。

在專利申請(qǐng)?zhí)朇N?200810073443.8中公開了使用Tb_xDy_1-xFe_2-y合金粉制環(huán)形粘結(jié)稀土超磁致伸縮材料；在專利申請(qǐng)?zhí)朇N?200610011895.4中公開了使用Tb_1-xDy_xFe_2-y合金粉制粘結(jié)稀土超磁致伸縮材料；這兩份專利申請(qǐng)中合金成分Tb含量x值為0.2～0.4(原子比)之間。此時(shí)，由于合金顆粒的磁晶各向異性較小，顆粒在外加靜態(tài)磁場(chǎng)的作用下是通過顆粒旋轉(zhuǎn)結(jié)合磁疇旋轉(zhuǎn)完成取向過程的。因此顆粒的<111>易磁化軸無法完全旋轉(zhuǎn)至外磁場(chǎng)方向，導(dǎo)致顆粒的取向度不高。顆粒取向過程中施加的磁場(chǎng)均為靜態(tài)磁場(chǎng)，顆粒在磁場(chǎng)的作用下趨向于在保持原有位置的情況下形成近似鏈狀排列，這種取向方式無法改變顆粒在高聚物基體中的整體分布，因此顆粒產(chǎn)生的磁致伸縮將有一部分傳遞給高聚物基體，無法使得相鄰顆粒產(chǎn)生的磁致伸縮得到有效的傳遞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種通過調(diào)控合金的磁晶各向異性，采用粉末粘結(jié)、動(dòng)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)誘導(dǎo)取向獲得具有層狀結(jié)構(gòu)，高電阻、大磁致應(yīng)變的具有高度<111>取向的各向異性粘結(jié)巨磁致伸縮材料的方法。

本發(fā)明的Tb_xDy_1-xFe_y巨磁致伸縮材料的合金成分為Tb_xDy_1-xFe_y，0.4≤x≤1，1.9≤y≤1.95。

制備本發(fā)明的Tb_xDy_1-xFe_y巨磁致伸縮材料包括有下列步驟：

第一步：制備Tb_xDy_1-xFe_y合金粉