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第三组元添加对Fe--Ga合金相组成和磁致伸缩性能的影响

高芳 , 蒋成保 , 刘敬华 , 徐惠彬

金属学报

系统地研究了铸态和淬火态Fe81(Ga1-xMx) 19 (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3; M = Si, Ge, Sn)合金的相组成和磁致伸缩特性。结果表明:Si、Ge元素分别添加到Fe81Ga19合金中保持了合金的A2相结构。添加少量的Si、Ge(x = 0.1)不会降低合金的饱和磁致伸缩值,其中淬火态Fe81(Ga0.9Ge0.1)19样品的饱和磁致伸缩值比淬火态Fe81Ga19合金明显提高;此后,增加Si、Ge含量,抑制了Ga-Ga原子团簇的形成,破坏了产生大应变时的最佳原子占位,造成饱和磁致伸缩值显著下降。铸态和淬火态Fe81(Ga1-xSnx)19 (x = 0.1, 0.2, 0.3)合金为A2和FeSn(Ga)双相结构。随着Sn含量的增加,非磁性FeSn(Ga)相的数量增加,合金的饱和磁致伸缩值呈降低趋势。其中,在铸态Fe81(Ga0.9Sn0.1)19合金中获得了最大的饱和磁致伸缩值,为41 ppm,略高于铸态Fe81Ga19合金。

关键词: Fe-Ga合金 , phase structure , magnetostriction , Si addition

熔体快淬法制备Fe81Ga19磁致伸缩合金

章愫 , 刘敬华 , 蒋成保 , 徐惠彬

金属学报

用GaIn合金冷却液体作为冷却介质,将Fe81Ga19熔体快淬制备出具有晶粒沿棒径向生长组织的合金棒。利用X射线极图反射法判定棒轴向取向为[110]方向。通过热分析和XRD测试结果,结合相图分析可知合金的相结构为A2无序体心立方结构相,热处理未改变合金的A2相结构,均在690℃附近发生了A2相的居里转变。合金棒材在无轴向压力条件下获得饱和磁致伸缩值为66ppm,在加压条件下磁致伸缩出现明显的压力效应,从10MPa 到50MPa的测量压力范围内,随压力增大,饱和磁致伸缩值增加,在50MPa压应力作用下饱和磁致伸缩值达到115ppm。

关键词: Fe-Ga合金 , melt quenched , magnetostriction

Fe3Ga合金的热处理和异常热膨胀行为

张伟 , 刘敬华

材料热处理学报

采用光学加热区熔法制备了目标成分为Fe72.5 Ga27.5的Fe3Ga合金取向晶体,对Fe725Ga27.5合金分别进行了1100℃保温4h和1100℃保温1 h/500℃保温3 d/350℃保温15 d两种热处理,研究了Fe72.5Ga27.5合金的相组成和热膨胀行为.结果表明,热处理前Fe72.5Ga27.5合金为D03相,1100℃保温4h热处理得到D03相L12相的混合相,在1100℃保温1 h+500℃保温3d+350℃保温15 d的热处理工艺条件下可获得完全单相的L12相结构.L12相结构的Fe3Ga合金在600℃到645℃温度区间其铁磁转变和相转变共同发生,使得在该温度范围附近出现了反常热膨胀,热膨胀系数接近于零.

关键词: Fe3Ga合金 , 热处理 , 相结构 , 热膨胀 , 磁致伸缩

定向凝固铁磁形状记忆合金Ni2MnGa的固-液界面形态

蒋成保 , 刘敬华 , 张涛 , 徐惠彬

金属学报

采用超高温度梯度真空区熔法定向凝固制备了Ni2MnGa晶体, 改变晶体生长速度、温度梯度和熔区长度, 获得了平直的固-液生长界面, 制备出Ni2MnGa单晶. 用光学显微镜观察了Ni50Mn29Ga21晶粒的竞争生长过程. 制备的定向凝固试样无宏观成分偏析. X射线衍射分析仅显示四方结构马氏体Ni2MnGa 400峰和004峰, 晶体生长轴向择优取向为立方奥氏体<100>方向. 采用差式扫描量热分析(DSC)和热重法(TG)分别测定试样中不同部位的相转变温度和Curie温度. 在稳定生长区, 沿轴向马氏体相变温度在10 ℃左右变化, 而Curie温度几乎没有变化. 这进一步表明采用该方法制备的Ni2MnGa晶体沿轴向成分 均匀, 且马氏体相变温度一致.

关键词: Ni2MnGa , crystal growth , unidirectional solidification

定向凝固铁磁形状记忆合金Ni2MnGa的固-液界面形态

蒋成保 , 刘敬华 , 张涛 , 徐惠彬

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2004.09.015

采用超高温度梯度真空区熔法定向凝固制备了Ni2MnGa晶体,改变晶体生长速度、温度梯度和熔区长度,获得了平直的固-液生长界面,制备出Ni2MnGa单晶.用光学显微镜观察了Ni50Mn29Ga21晶粒的竞争生长过程.制备的定向凝固试样无宏观成分偏析.X射线衍射分析仅显示四方结构马氏体Ni2MnGa 400峰和004峰,晶体生长轴向择优取向为立方奥氏体〈100〉方向.采用差式扫描量热分析(DSC)和热重法(TG)分别测定试样中不同部位的相转变温度和Curie温度.在稳定生长区,沿轴向马氏体相变温度在10℃左右变化,而Curie温度几乎没有变化.这进一步表明采用该方法制备的Ni2MnGa晶体沿轴向成分均匀,且马氏体相变温度一致.

关键词: Ni2MnGa , 晶体生长 , 定向凝固 , 固-液界面 , 择优取向

第三组元添加对Fe-Ga合金相组成和磁致伸缩性能的影响

高芳 , 蒋成保 , 刘敬华 , 徐惠彬

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2007.07.003

系统地研究了铸态和淬火态Fe81(Ga1-xMx)19(x=0,0.1,0.2,0.3;M=Si,Ge,Sn)合金的相组成和磁致伸缩特性.结果表明:Si,Ge元素分别添加到Fe81Ca91合金中保持了合金的A2相结构.添加少量的Si或Ge(x=0.1)不会降低合金的饱和磁致伸缩值,其中淬火态Fe81(Ga0.9Ge0.1)19样品的饱和磁致伸缩值比淬火态Fe81Ga19合金明显提高;此后,继续增加Si或Ge含量,饱和磁致伸缩值显著下降.铸态和淬火态Fe81(Ga1-xSnx)19(x=0.1,0.2,0.3)合金为A2和FeSn(Ga)双相结构.随着Sn含量增加,非磁性FeSn(Ga)相数量增加,合金的饱和磁致伸缩值呈降低趋势.其中,在铸态Fe81(Ga0.9Sn0.1)19合金中获得了最大的饱和磁致伸缩值(41×10-6),略高于铸态Fe81Ga19合金.

关键词: Fe-Ga合金 , 元素添加 , 相结构 , 磁致伸缩

熔体快淬法制备Fe81Ga19磁致伸缩合金

章愫 , 刘敬华 , 蒋成保 , 徐惠彬

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2008.03.020

采用GaIn合金冷却液体作为冷却介质,将Fe81Ga19熔体快淬制备出具有晶粒沿径向生长的合金棒.利用XRD极图反射法判定棒轴为[110]方向.通过热分析和XRD测试结果,结合相图分析可知,合金为A2无序体心立方相,热处理未改变合金的A2结构,但在690℃附近发生了A2相的Curie转变.合金棒材在无轴向压力条件下获得饱和磁致伸缩值为66×10-6;在加压条件下磁致仲缩出现明显的压力效应,在50 MPa下饱和磁致伸缩增加到115×10-6.

关键词: Fe-Ga合金 , 熔体快淬 , 磁致伸缩 , 压力效应

Fe81Ga19合金<001>取向单晶生长及磁致伸缩性能

陈立彪 , 朱小溪 , 李川 , 刘敬华 , 蒋成保 , 徐惠彬

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00343

采用悬浮区熔法,加入籽晶控制生长取向,以4 mm/h的生长速度,制备了轴向〈001〉择优取向的Fe81Ga19单晶.极图测试结果发现,采用偏离轴向〈001〉方向约5°的籽晶生长得到的单晶,生长始端和生长末端轴向取向分别偏离〈001〉取向5°和4°,上下取向差仅为1°.另一单晶采用轴向〈001〉取向籽晶生长得到,当施加60 MPa压力时,饱和磁致伸缩性能达到0.0324%.测试了〈100〉,〈110〉和〈111〉取向单晶的初始磁化曲线,利用初始磁化曲线,计算得出Fe81Ga19单晶的磁晶各向异性常数值K1和K2,分别为1.3×104和-2.6×104 J/m3.

关键词: Fe81Ga19单晶 , 〈001〉取向 , 磁致伸缩 , 磁晶各向异性

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