超磁致伸缩Tb-Dy-Fe单晶的开裂和粉化研究.pdfVIP

第18卷 材料科学与工程 增刊 V01．18 Materials ScienceEngineeringSep．2000 超磁致伸缩Tb．Dy—Fe单晶的开裂及粉化研究 严清峰，张一玲，李强，胡明哲 (武汉工业大学材料复合新技术国家重点实验室) 【摘要】 本文介绍了冷坩埚提拉法生长Tb·Dy·Fe晶体中所观察到的开裂和粉化现象，分析了 生长工艺参数、 晶体尺寸、缺陷和化学作用对晶体开裂和粉化的影响，并提出了避免晶体开裂的有效 措施。 【关键词】 温度梯度热应力 化学作用 开裂与粉化 Tb-Dj，-Fe单品 1前言 2晶体开裂原因的分析 Tb．D、．Fe单品以其优异的磁致伸缩性能(磁 导致晶体开裂的原因有配料、生长工艺、晶 致伸缩系数高、响应时间短、能量转换效率高、 体尺寸、缺陷和化学作用等。Tb．Dy-Fe晶体的开 工作场低、不易老化等)而受到人们高度重视【”， 裂和粉化是这些因素共同作用的结果。 该材料在声纳换能器、超声检测、高精度微加工 2．1生长工艺 致动器、高精度微位移测量方面有着广阔的应用 影响晶体开裂的生长工艺参数有坩埚尺寸、 前景。近年来，世界上许多国家开展了Tb-Dy·Fe拉速、转速、温度梯度、晶体半径、结晶取向及 单晶的制备工作，取得了不同的进展。 热处理工艺等。 90年代初，武汉工业大学采用独特的提拉 2．1．1生长速率对晶体开裂的影响 法无污染磁悬浮冷坩埚技术12I，在国际上率先制 在提拉法晶体生长中，使界面保持稳定的最 备出大尺寸、高性能、可用于实用化研究的 大生长速率为13,41： Tb027DYo73Fel95单晶。近来，又利用自行设计研 ／。。：善(娶)。 ‘1’ 口SL o￡ 制的具有国际领先水平的公斤级磁悬浮冷坩埚晶 体生长系统(MMCGS．1)。生长出了尺寸更大 ，OT， 其中‘瓦虹为界面附近晶体中的温度梯度，K。 的高性能Tb．Dv．Fe单晶。 为晶体的热导率，p。为密度，L为结晶潜热。 然而，由于配料、生长工艺或其他原因，少 由(1)式可见，最大生长速率取决于晶体生长 数单晶放置一段时间后，会自动开裂，由块状的 过程中界面附近晶体中的温度梯度，要提高晶体 固体分裂为小块，小块再分裂，直至最后成为细 的生长速率，就必须加大温度梯度。 小的粉末状。这种现象对于单晶的性能及长期使 而晶体所允许的最大热应力为【4】： 用都是十分有害的．必须设法避免这一现象的发 (2) 生，本文分析了晶体开裂的原因，并提出了消除 ‰。=丢础㈣hRl”扣_1(罢)。 这一现象的一些措施。 其中C1为热膨胀系数，R为晶体半径，h为热交