一种Ｆｅ－Ｇａ基磁致伸缩丝，材料成分为Ｆｅ↓［１－ｘ－ｙ］Ｇａ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］，Ｍ为除Ｆｅ以外的过渡族金属元素及Ｂｅ、Ｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅ中的一种或几种，ｘ＝５～３０ａｔ％，ｙ＝０～１５ａｔ％，余量为铁；直径ｄ为０．１～５ｍｍ。以及使用这种Ｆｅ－Ｇａ基磁致伸缩丝的器件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于磁性材料领域，涉及一种Fe-Ga基磁致伸缩丝，该材料能够用作传感器等器 件的敏感元件。 技术背彔将磁致伸縮材料置于一定方向的外磁场中时，材料磁畴的自发磁化方向将转向外磁场方 向，如果磁畴沿自发磁化方向的线度与其它方向的线度不同，就会发生应变，进而产生应力， 从宏观角度看，材料沿外磁场的尺度发生变化，即焦耳(Joule)效应，反之材料磁畴方向在应力 的作用下发生变化时也会引起材料磁感应强度的变化，称之为维拉里(Villari)效应或焦耳逆效 应或磁致伸縮逆效应。当沿外磁场方向叠加一定强度的交变磁场时，磁畴方向也会随外磁场 作同频变化，在材料内部产生交变应力，这时应变在交变应力的作用下在材料中传播形成纵 波，其逆效应可以用来接收纵波，除了纵向伸縮效应外，在垂直于外磁场的平面上施加环形 磁场将形成螺旋磁场，磁致伸縮材料会发生扭转振动，产生扭转波，称为维德曼(Wiedemann) 效应，相应的维德曼逆效应，也称曼塔希(Matteuci)效应也可以将扭转波转换为磁感应强度的变 化。利用维德曼(Wiedemann)效应，磁致伸縮材料可加工成丝材(即磁致伸縮丝、磁致伸縮线 或波导丝)作为位移传感器、磁弹性型扭矩传感器、杨氏模量传感器等器件的敏感元件，他 们可将输入变量转换成可供测量的信号。这类传感器在质量检验、优化控制、工况监测和故 障诊断等领域发挥着重要的作用。虽然Terfenol合金有很大的磁致伸縮值，但它的性质很脆， 难以加工成丝材。目前应用的波导丝主要是Fe-Ni基合金丝、非晶态合金丝，但它们的磁致 伸縮逆效应较弱，影响测试的灵敏度和精度。最近人们发现，Fe-Ga合金存在较高的磁致伸縮系数(0.02% 0.03%)，而饱和磁场只 有15920 23880A/m;此外，由于Fe-Ga合金为金属固溶体，有较好的延展性和机械加工性 能，可以加工成各种复杂的形状；并且，该合金还具有很好的温度特性，能在很宽的温度范 围内使用。利用Fe-Ga合金设计器件，或使产品的灵敏度大幅度提高，或使产品微型化，或 使传统技术不可能获得的功能得以实现，是一种极具市场潜力的新型材料。高品质的Fe-Ga 磁致伸縮丝，由于具有上述优良的特性，用于磁致伸缩传感器的敏感元件，可以大大提离传 感器的灵敏度和精度。中国专利CN 1649183A,公开了一种成分为Fe!.xGax(其中x^0.15-0.30)的Fe-Ga磁致伸縮 棒衬及采用区熔法制备该Fe-Ga磁致伸縮棒材的方法。中国专利CN1392616A，公开了一种成分为Fenw-x.yGaxMyQ(其中x=1040at%， M为Al、 Be、 Cr、 In、 Cd、 Mo、 Ge， y=0-15at%， Q为C、 N、 0附加杂质)的Fe-Ga磁致伸縮棒材及 用高温度梯度快速定向凝固法或提拉法或Bridgman制备该单晶或多晶Fe-Ga磁致伸缩棒材的 方法。日本专利JP2003286550，公开的一种成分为Fe^Gax(其中x-0.15-0.21)的Fe-Ga超磁致伸 縮棒材，以及釆用快速凝固法制备该多晶Fe-Ga合金的方法。美国专利WO0155687和US2003010405，公布了制备成分为70-90at%Fe和5-30at%Ga 的单晶<100〉轴向取向的Fe-Ga合金、采用DS和DG(directional growth)工艺制备多晶Fe-Ga 合金和轧制制备Fe-Ga合金带材的方法。美国专利WO2006094251 ，公布了 一种成分为(Fe藩x-y-zGaxAlyBez)a(NbC)b(其中 x^32.5at%， y^l7at%， zS25at%， a^97at%， S3at%， x+y+z532.5at。/o)的Fe-Ga磁致伸缩棒材， 以及采用热机械法制备该Fe-Ga合金带材的方法。公开的这些Fe-Ga专利都是关于Fe-Ga磁致伸縮棒材或带材的专利，均未发现有关于 Fe-Ga磁致伸缩丝方面的专利。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种磁致伸縮性能和机械加工性能优越的Fe-Ga基磁致伸縮丝，用 于磁致伸缩传感器的敏感元件，提高传感器的灵敏度和精度。 本专利技术的目的通过如下措施来达到(1) 本专利技术表征了成分为Fe^-yGaxMy的Fe-Ga基磁致伸縮丝，M为除Fe以外的过渡族金属元素及Be 、 B、 Al、 In、 Si、 Ge、 Sn、 Pb、 Sb、 Bi、 N、 S、 Se中的一种或几种， x=5 30at%， y=0 15at%，余量为铁。实践证明，当Ga含量处于5 30at。/。时，磁致伸缩性能良好，磁致伸缩系数均大 于0.005%。而加入Zr, Ti等过渡族元素可以提高Fe-Ga合金丝的高温力学性能；过 渡族元素Co可以提高Fe-Ga合金丝的居里温度，拓宽使用温度范围；而Ni可以增 加合金丝的抗蚀能力。掺入元素B可以改善Fe-Ga合金的晶界，防止在拉拔过程中 丝的断裂。掺入元素S有利于拉拔过程中形成<100>和<110>取向。由于Al、 In和 Ga元素属于同族，并且Fe-Al合金的磁致伸縮性能达到了 0.014%,所以掺入适量的Al或In,可以适当改善磁致伸縮性能，并且掺入Al可以降低成本。(2) 本专利技术中Fe-Ga基磁致伸縮丝的直径为0.1mm 5min;该Fe-Ga基磁致伸縮丝的磁致 伸縮系数大于0.005%,可应用于各类传感器的敏感元件。本专利技术中Fe-Ga基磁致伸縮丝，以及所述磁致伸縮丝(或磁致伸縮线、波导丝)作为敏感元件的传感器，具有如下较为显著的优点本专利技术Fe-Ga基磁致伸缩丝具有良好的磁致伸縮逆效应，作为传感器等器件的敏感元件， 可提高测试的灵敏度和精度；此外，本专利技术Fe-Ga基磁致伸縮丝具有良好的强度和韧性，可 以在较恶劣的环境下使用。 附图说明图1为Fe-Ga合金丝磁致伸縮曲线图。图2为Fe-Ga合金丝极图。本专利技术优选实施例的详细描述在优选实施例中，成分优选如下Fe^.yGaxMy， x=5 30at%， y=0.01 7at%;或者x-15 22at%， y=0。由于Fe-Ga合金为金属固溶体，有良好的机械加工性能，采用钢丝或合金丝相 似的拉拔技术，可以制造出Fe^-yGaxMy的磁致伸縮丝。先将Fe-Ga合金熔炼成棒材，采用高 温旋锻击碎铸态下的组织，使晶粒细化并呈等轴状，以便后面的拉拔，同时使棒材产生一定 压縮比，以满足拉丝工艺对坯料尺寸和性能的要求，然后采用拉拔的方法制成细丝。 具体实施例以下用实例对本专利技术作进一步说明。本专利技术保护范围不受这些实施例的限制，本专利技术保 护范围由权利要求书决定。 实施例所述制得的Fe-Ga基磁致伸縮丝，化学成分以原子百分数计，见表1 4;尺寸规格和磁 致伸縮性能见表5 8。表1编号123456789<table>table see original document page 5</column></row><table><table>table see original document page 6</column></row><table>表6<table本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ｆｅ－Ｇａ基磁致伸缩丝，其特征在于：丝的直径为０．１～５ｍｍ。
【技术特征摘要】
1. 一种Fe-Ga基磁致伸缩丝，其特征在于丝的直径为0.1～5mm。2、 根据权利要求l所述的Fe-Ga基磁致伸縮丝，其特征在于丝的直径为0.4 2mm。3、 一种Fe-Ga基磁致伸縮丝，其特征在于材料的成分为Fei.x.yGaJVIy， M为除Fe以外 的过渡族金属元素及Be、 B、 Al、 In、 Si、 Ge、 Sn、 Pb、 Sb、 Bi、 N、 S、 Se中的一种或几种， x=5~30at%， y=0 15at%，余...
【专利技术属性】
技术研发人员：于敦波，李勇胜，张世荣，胡权霞，徐静，袁永强，李扩社，姜力，
申请(专利权)人：有研稀土新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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