快淬Fe85Ga15薄带的微观结构和磁致伸缩性能研究-上海应用物理.PDF

第 36 卷 第 3 期 核 技 术 Vol. 36, No.3 2013 年 3 月 NUCLEAR TECHNIQUES March 2013 快淬Fe85Ga15 薄带的微观结构和磁致伸缩性能研究 刘 昊 1 王海欧 1 曹梦雄 1 谭伟石 1 时阳光2 陈 雨 3 黄宇营 4 1(南京理工大学理学院应用物理系 南京 210094) 2 ( 南京航空航天大学理学院应用物理系 南京 210093 ) 3 ( 中国科学院高能物理研究所 北京 100049 ) 4( 中国科学院上海应用物理研究所 张江园区 上海 201204) 摘要 为研究 Fe-Ga 合金微结构对磁致伸缩效应的影响，测量了 Fe85Ga15 合金铸态和不同甩速下制备的薄带 的相结构、局域结构和磁致伸缩性能。X 射线衍射结果表明合金铸态保持无序的 BCC 结构，在甩带样品以及 退火态样品中都探测到了修正的 DO3 相。X 射线衍射和扩展 X 射线吸收精细结构谱的结果共同说明 Ga 原子 沿着[100]方向次近邻分布。1000℃退火态样品中析出的少量 DO3 相使磁致伸缩系数降低。较大的甩速使得合 金中产生较多的修正的 DO3 相，从而提高了样品的磁致伸缩系数。 关键词 Fe-Ga 合金，微观结构，修正的 DO3 相，磁致伸缩 中图分类号 TG113.12 ，O482.52+6 Fe-Ga 合金(Galfenol)是一种新型的磁致伸缩材 如何完整地表征 Fe-Ga 合金的微结构就成了研究人 料，饱和磁场非常小(只有几百奥斯特) ，具有良好 员必须解决的一个问题，换句话说，我们需要对 的延展性，低廉的价格以及良好的温度特性，美中 Fe-Ga 合金的晶体微结构(特别是局域的原子配位情 不足的是它的磁致伸缩数系数还不足 Terfenl-D 的 况)和热处理过程中的相变情况有一个详尽的了解， 三分之一。Fe-Ga 合金的相结构与成分和热处理方 才能完整地解决 Fe-Ga 合金大磁致伸缩的机理问 法密切相关[1,2] 。不同的制备条件下可能出现 A 、 题。 2 DO 、LI 、B 、DO 和类 B 等多种相结构[3-5] 。理 本文利用同步辐射高分辨衍射技术(HRXRD) 3 2 2 19 2 论计算的结果表明[6]，只有在 A2 和类 B2 相中显现 研究了不同甩速和热处理下 Fe-Ga 合金的相结构， 出大磁致伸缩效应。Zhang 等人[7]在实验中发现了 并且利用Fe 和 Ga 的扩展边X 射线吸收精细结构谱 畸变的 DO3 结构，其中不对称的 Ga-Ga 原子对使局 (EXAFS)研究了合金的局域结构，结合 HRXRD 和 部的剪切模量减小，从而提高薄带的磁致伸缩能量 EXAFS 的结果，探究了Fe-Ga 合金的微观结构，进 密度，令磁致伸缩系数增大。Clark 等人[8]认为有序 而阐述合金微观结构对磁致伸缩效应的影响。 DO3 相的存在不利于材料磁致伸缩系数的增大。 Cullen[9]等人认为 Fe-Ga 合金中[100]方向上的次近 1 实验 邻 Ga-Ga 原子对能引起周围晶格畸变，从而有利于 将纯度为 99.99%的 Fe 和 Ga 单质按 Fe85Ga15 产生大的磁致伸缩。应该指出的是，对于有序 D03 成分配料后，在氩气保护下反复熔炼得到铸锭。利 相是否确实不利