宽温度范围稀土超磁致伸缩材料制造技术

一种宽温度范围稀土超磁致伸缩材料，是通过调整合金中Ｔｂ和Ｄｙ元素的比例，并添加合金元素Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｎ等，以改变合金自旋再取向温度，并降低超磁致伸缩材料的温度系数。其合金成分及其原子配比是Ｔｂ＃－［０．３－０．５］Ｄｙ＃－［０．５－０．７］（Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｍｎ）＃－［１．９０－１．９５］，其制造的工艺路线是：（１）采用９９．９％的高纯稀土元素Ｔｂ和Ｄｙ，以及９９％以上纯度的Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｎ元素，配制成目标成分是Ｔｂ＃－［０．３－０．５］Ｄｙ＃－［０．５－０．７］（Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｍｎ）＃－［１．９０－１．９５］的母合金；（２）经真空感应炉熔炼，背底真空度达到１０＃＋［－２］－１０＃＋［－３］Ｐａ，然后充氩气至０．３－０．７×１０＃＋［５］Ｐａ，真空铸棒得到母合金棒材；（３）再经过区熔定向凝固或悬浮区熔定向凝固，制备成取向晶体，控制熔区长度在６－２０毫米，凝固温度梯度在２００－１０００Ｋ／ｃｍ，晶体生长速度为１－２０ｍｍ／ｍｉｎ；（４）热处理后即可获得宽温度范围超磁致伸缩材料，热处理温度是８００－１１００℃，保温２－６小时后空冷。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种宽温度范围稀土超磁致伸缩材料，属于新材料技术。
技术介绍
稀土超磁致伸缩材料是一种新型功能材料，能快速实现磁(电)能—机械(声)能之间的能量转换。现在铽镝铁(TbDyFe)超磁致伸缩材料的成分为Tb0.3Dy0.7Fe1.9-1.95，其磁晶各向异性低，能够实现低场下大磁致伸缩效应。但是，该合金在-20℃附近存在一个电子自旋再取向，其易磁化方向由高温时的<111>方向转向低温时的<100>方向。该合金沿<111>方向的磁致伸缩系数λ111＝1600ppm(ppm＝10)，沿<100>方向的磁致伸缩系数λ100＝100ppm。因此，该合金在发生自旋再取向时，磁致伸缩性能骤然降低，无法使用。另外，现有的超磁致伸缩材料在室温以上的温度系数大，随温度升高，磁致伸缩性能也快速下降，现在使用温度不高于80℃。本专利技术目的是提供一种宽温度范围稀土超磁致伸缩材料，制备出使用温度最低达到-80℃，高温段达到120℃的宽温度范围新型稀土超磁致伸缩材料的工艺方法。
技术实现思路
本专利技术一种宽温度范围稀土超磁致伸缩材料，是通过调整合金中铽(Tb)和镝(Dy)元素的比例，并添加合金元素钴(Co)、铝(Al)、锰(Mn)等，以改变合金自旋再取向温度，并降低超磁致伸缩材料的温度系数。本专利技术的合金成分及其原子配比，其控制范围是Tb0.3-0.5Dy0.5-0.7(Fe，Co，Al，Mn)1.90-1.95其制造方法的工艺路线是(1)采用99.9％的高纯稀土元素Tb和Dy，以及99％以上纯度的Fe、Co、Al、Mn元素，配制成目标成分是Tb0.3-0.5Dy0.5-0.7(Fe，Co，Al，Mn)1.90-1.95的母合金；(2)经真空感应炉熔炼，背底真空度达到10-1-10-3Pa，然后充氩气至0.3一0.7×105Pa，真空铸棒，得到母合金棒材。(3)再经过区熔定向凝固或悬浮区熔定向凝固，制备成取向晶体，控制熔区长度在6-20毫米，凝固温度梯度在200-1000K/cm(℃/cm)，晶体生长速度为1-20mm/min。(4)热处理后即可获得宽温度范围超磁致伸缩材料，热处理温度是800-1100℃，保温2-6小时后空冷。本专利技术一种宽温度范围稀土超磁致伸缩材料，其优点是本材料的使用温度范围可达到-80℃-120℃，磁致伸缩温度系数小于0.1％ppm/℃，-80℃时磁致伸缩性能达到1600ppm，120℃时磁致伸缩性能不低于1500ppm。具体实施例方式本专利技术一种宽温度范围稀土超磁致伸缩材料，是通过调整合金中Tb和Dy元素的比例，并添加合金元素Co、Al、Mn等，以改变合金自旋再取向温度，并降低超磁致伸缩材料的温度系数。本专利技术的合金成分及其原子配比是Tb0.4Dy0.6(Fe，Co，Al，Mn)1.90本专利技术一种宽温度范围稀土超磁致伸缩材料，其制造方法的工艺路线是工艺路线是(1)采用99.9％的高纯稀土元素Tb和Dy，以及99％以上纯度的Fe、Co、Al、Mn元素，配制成目标成分是Tb0.4Dy0.6(Fe，Co，Al，Mn)1.90的母合金；(2)经真空感应炉熔炼，背底真空度达到10-2Pa，然后充氩气至0.5×105Pa，真空铸棒，得到母合金棒材。(3)再经过区熔定向凝固或悬浮区熔定向凝固，制备成取向晶体，控制熔区长度在10毫米，凝固温度梯度在500K/cm，晶体生长速度为8mm/min。(4)热处理后即可获得宽温度范围超磁致伸缩材料，热处理温度是900℃，保温4小时后空冷。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽温度范围稀土超磁致伸缩材料，其特征在于：它是通过调整合金中Ｔｂ和Ｄｙ元素的比例，并添加合金元素Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｎ等，以改变合金自旋再取向温度，并降低超磁致伸缩材料的温度系数；该伸缩材料的合金成分及其原子配比是：Ｔｂ↓［０．３－０．５］Ｄｙ↓［０．５－０．７］（Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｍｎ）↓［１．９０－１．９５］。

【技术特征摘要】
1.一种宽温度范围稀土超磁致伸缩材料，其特征在于它是通过调整合金中Tb和Dy元素的比例，并添加合金元素Co、Al、Mn等，以改变合金自旋再取向温度，并降低超磁致伸缩材料的温度系数；该伸缩材料的合金成分及其原子配比是Tb0.3-05Dy0.5-0.7(Fe，Co，Al，Mn)1.90-1.952.一种宽温度范围稀土超磁致伸缩材料的制造方法，其特征在于该制造方法的工艺路线是(1)采用99.9％的高纯稀土元素Tb和Dy，以及99％以上纯度的Fe、Co、Al、Mn元素，配制成目标成分是...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋成保，徐惠彬，宫声凯，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]