[發明專利]熱處理方法、多晶樣品制備方法及磁致伸縮材料

在審

• 申請號: 202011087564.5
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112410524A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 馬天宇;喬睿華;茍峻銘;劉瑤
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C21D6/04
• 分類號: C21D6/04;C21D9/00;C21D1/18;H01F1/147;H01F41/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本發明公開了一種獲得高靈敏度大磁應變Fe?Ga磁致伸縮材料的熱處理方法、多晶樣品制備方法及磁致伸縮材料，獲得高靈敏度大磁應變Fe?Ga磁致伸縮材料的熱處理方法中，將Fe?Ga合金放入已升溫至第一預定溫度的馬弗爐中固溶處理第一預定時刻，然后進行冰水淬火，放入已升溫至第二預定溫度的馬弗爐中等溫時效處理第二預定時刻，使得Fe?Ga合金的體心立方基體中析出具有面心四方結構的納米析出相，然后進行冰水淬火，顯著增強磁致伸縮效應，同時大幅降低整體磁各向異性，即產生高靈敏度大磁應變。

技術領域

本發明屬于磁致伸縮材料技術領域，特別是一種磁致伸縮材料的熱處理方法、多晶樣品制備方法及磁致伸縮材料。

背景技術

磁致伸縮材料是可實現磁能與機械能相互轉化的重要功能材料，在航空航天、深海探測、石油開發和精密機械等諸多高尖端技術領域發揮著重要作用。

近些年來產業技術和國防技術的快速發展，對高靈敏度磁致伸縮材料，同時具有大飽和磁應變值和低矯頑力提出了迫切需求。

目前獲得廣泛應用的稀土巨磁致伸縮材料Tb-Dy-Fe(Terfenol-D)合金是將磁致伸縮系數(λ_s)符號相同、磁晶各向異性常數(K₁)相反的TbFe₂和DyFe₂設計成偽二元合金，在其自旋再取向溫度(T_sr)附近產生低場大磁致伸縮效應，且矯頑力(H_c)明顯低于兩端的二元合金。Tb-Dy-Fe合金系磁致伸縮性能十分優異，飽和磁應變可達到1800-2000ppm，但其具有較大的驅動磁場，且稀土元素占60％以上，成本高，脆性大，不利于機械加工。

Fe-Ga合金磁致伸縮材料，盡管飽和磁應變低于Tb-Dy-Fe合金，但驅動磁場更低，成本低，材料韌性好，可機械加工，在高技術領域顯示出廣闊的應用前景。由于磁致伸縮材料的飽和磁應變和矯頑力均與磁晶各向異性正相關，大磁應變和低矯頑力是相互矛盾的技術指標，難以同時達到最優化。目前提高Fe-Ga合金磁致伸縮性能的常用方法是采用定向凝固技術制備沿易磁化軸取向的單晶或多晶材料，在降低矯頑力的同時獲得大磁應變；為了進一步提高飽和磁應變，在對取向單晶或取向多晶材料施加軸向預壓應力或進行垂直磁場退火，使磁疇沿垂直晶體取向排列，在磁化過程中發生90°磁疇翻轉。然而，施加應力或磁場退火會引入額外的各向異性，導致矯頑力增大，因此成為亟待解決的技術難題。

在背景技術部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發明背景的理解，因此可能包含不構成在本國中本領域普通技術人員公知的現有技術的信息。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出一種獲得高靈敏度大磁應變Fe-Ga磁致伸縮材料的熱處理方法、多晶樣品制備方法及磁致伸縮材料，能夠同時提高Fe-Ga合金多晶材料飽和磁應變、降低矯頑力，獲得高靈敏度大磁應變，對推動該材料的工程應用具有重要意義。

本發明的目的是通過以下技術方案予以實現，一種磁致伸縮材料的熱處理方法包括以下步驟：

將Fe-Ga合金放入已升溫至第一預定溫度的馬弗爐中固溶處理第一預定時刻，然后進行冰水淬火，

放入已升溫至第二預定溫度的馬弗爐中等溫時效處理第二預定時刻，使得Fe-Ga合金的體心立方基體中析出具有面心四方結構的納米析出相，然后進行冰水淬火。

所述的方法中，按照高靈敏度大磁應變磁致伸縮材料的成分要求配比Fe和Ga原料，制備不同成分的Fe-Ga合金。

所述的方法中，所述高靈敏度大磁應變磁致伸縮材料的成分要求為靈敏度不小于4ppm/0e、磁應變不小于100ppm、矯頑力不大于25Oe。

所述的方法中，所述不同成分的Fe-Ga合金為Fe_100-xGa_x合金，其中x為17-28。