速凝成晶_粘结法制备稀土磁致伸缩材料TbDyFe的研究.pdf

第26卷第1期中国稀土学报2008年2月

Vol.26№.1JOURNALOFTHECHINESERAREEARTHSOCIETYFeb.2008

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速凝成晶2粘结法制备稀土磁致伸缩材料TbDyFe的研究

张世荣1,23,杨红川2,于敦波2,李红卫2,李勇胜2,李扩社2,杨二祥2,涂赣峰1
(1.东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110006;2.北京有色金属研究总院稀土材料国家工程研究中心
有研稀土新材料股份有限公司,北京100088)

摘要:采用速凝成晶技术,制备了具有<112>和<110>择优取向的Tb0.27Dy0.73Fe1.95速凝片。研究发现,速凝片的择优取向和显微组织与冷却
速度密切相关。随着冷却速度的增加,其择优取向从<112>向<110>变化,显微组织由枝状晶向胞枝晶转变。研究了由速凝片制备的稀土粘结
磁致伸缩样品的性能。结果表明,当粉末粒度≤(100～150)μm时材料性能较好,具有<112>择优取向的样品性能高于<110>择优取向的样品,
磁场取向成型有利于材料性能的改善。获得了性能良好的粘结磁致伸缩材料,在23818kA·m-1时磁致伸缩系数达到740×10-6。

关键词:磁致伸缩;速凝片;择优取向;粘结;稀土
中图分类号:TG113文献标识码:A文章编号:1000-4343(2008)01-0061-05

稀土磁致伸缩材料[1,2]具有磁致伸缩性能好、
1实验
输出功率大、能量密度高、响应速度快等特点,广泛
应用于声呐、机器人、微位移制动器等[3～5]。其中,将普通纯度的Tb,Dy,Fe金属(其中Tb:
粘结稀土磁致伸缩材料涡流损耗小、可加工性好,9915%,Dy:99%,Fe:99.8%)在真空感应炉中进
[6]
在超声和共振等中高频领域具有良好的发展前景。行熔炼,获得目标成分为Tb0.27Dy0.73Fe1.95的合金铸
目前,制备粘结稀土磁致伸缩材料所用的原料一般锭,铸锭破碎后经单辊甩带机获得速凝片,线速度
为定向凝固棒破碎而成的合金粉末,但由于定向凝分别为0.5,1.5和2.5m·s-1。利用X射线衍射仪
固棒的生产周期较长、工艺操作复杂,从而导致材分析速凝片的贴辊面,扫描速度为4(°)·min-1,扫
料的成本较高,性能的稳定性和一致性也难以保证。描范围20°～75°;采用金相显微镜观察速凝片的显
近两年发明了一种制造磁致伸缩材料的新方法,即微组织。
利用速凝成晶工艺制取TbDyFe合金片,经破碎后将速凝片破碎为1～2mm的小片,经汽油保
通过粉末冶金制造磁致伸缩材料[7]。文献[8]报道了护球磨,得到不同粒度的TbDyFe粉末。将合金粉
速凝成晶2烧结法制备稀土磁致伸缩材料的研究。速末与环氧树脂粉末(重量比5%)充分混合,压制成
凝成晶是将合金熔液通过快速旋转的冷却结晶装Ф10mm×25mm的样品,在150℃真空固化1h。
置,得到具有某一择优取向、且微观组织以柱状晶应用JDM230型磁致伸缩应变仪测试样品的磁致伸
为主的速凝片的一种制备技术。与定向凝固相比,缩性能。
速凝成晶工艺易于控制、生产效率高、制造成本低,
2结果与讨论
并可有效改善材料的一致性,为制备稀土磁致伸缩
材料提供了一条具有工业化前景的新途径。本文重2.1速凝片择优取向和微观组织
点研究了冷却速度与速凝片择优取向、微观组织的速凝片的择优取向和微观组织结构是决定高性

关系,探讨了速凝片择优取向的形成机制,采用速能粘结稀土磁致伸缩材料的关键因素。图1为Tb0.27

凝片制备了性能优良的粘结稀土磁致伸缩材料,并Dy0.73Fe1.95速凝片及粉末的X射线衍射图,其中图1
对相关性能进行了研究。(1),(2),(3)线速度分别为0.5,1.5和2.5m·s-1。

X收稿日期:2007-07-18;修订日期:2007-10-25
基金项目:北京市自然科学基金资助项目(2062012)
作者简介:张世荣(1971-),男,安徽人,硕士,博士研究生,教授级高工;研究方向:稀土冶金及新材料
3通讯联系人(E2mail:[e-mail])
26中国稀土学报26卷

图1衍射峰为具有立方Laves相结构的(TbDy)Fe2化向对结晶形态具有很强的选择性。速凝片结晶过

合物,说明速凝片中的主相为(TbDy)Fe2。程中凝固界面能效应的作用突出,使得合金在结
由图1可看出,当线速度v=0.5m·s-1时,衍晶过程中呈现出不同的择优取向。
射图中的(422)峰较强;当线速度提高到1.5,2.52.2粉末粒度对材料性能的影响
m·s-1时,(110)峰明显增强,而(422)峰逐渐减弱。表1列出了不同球磨时间的粉末粒度。图3为
结果表明,在速凝片结晶过程中发生了择优取向粉末粒度与经磁场取向的粘结磁致伸缩材料性