巨磁致伸缩材料及其制造工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种＜１１３＞轴向取向为主巨磁致伸缩材料及其制造工艺。化学成分：（Ｔｂ＃－［１－ｘ－ｙ］Ｄｙ＃－［ｘ］Ｒ＃－［ｙ］）（Ｆｅ＃－［１－ｚ－ｐ］Ｂｅ＃－［ｚ］Ｍ＃－［ｐ］）＃－［ｑ］，Ｒ为Ｈｏ、Ｅｒ、Ｐｒ、Ｎｄ等，Ｍ为Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｇａ、Ａｌ、等。ｘ＝０．６５～０．８０，ｙ＝０．０～０．１５，ｇ＝１．７５～２．５５。材料中的附加元素为Ｃ，Ｎ，Ｏ，其含量为Ｃ小于４００ｐｐｍ，Ｎ小于６００ｐｐｍ，Ｏ小于１０００ｐｐｍ。制造工艺为轴向取向为取向样品的应变大，特别是低场性能好，更有利于应用；可以采用低纯原材料，使制造成本大大降低；制造设备简单，投资小，制造工艺适合于大批量生产，材料应用范围广。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料领域，特别涉及到一种以<113>轴向取向为主的巨磁致伸缩材料及其制造工艺。1972年美国克拉克(Clark)博士，首先发现TbFe2，DyFe2等二元稀土铁化合物在室温下具有很大的磁致伸缩系数。例如在室温下TbFe2的磁致伸缩系数λS＝1800PPm，DyFe2的λS＝430PPm。在低温下它们具有更高的λS。但饱和磁化场过高，没有实用价值。后来进一步发展了三元稀土铁化合物，它们的磁晶各向异性可补偿和相互抵消，使得这种(R1·R2)Fe2化合物在室温和低磁场下就可获得很大的磁致伸缩系数。例如Tb0.27Dy0.73Fe2的磁致伸缩系数(应变)可达到1500～2000PPm。由于这种材料的磁致伸缩应变比Ni基合金的大50倍，比压电陶瓷的大5～25倍，因此称为巨磁致伸缩材料或超磁致伸缩材料。这种材料的专利技术人是美国的A.E.Clark等人和H.T.Savage等人，他们已分别申请了美国专利，专利号分别为3949351和4308474。这两个专利专利技术的合金成分分别是RxFe1-x，R＝Sm，Dy，Ho，Er，Tm等的单一元素或两个元素的复加，0.1＜x＜0.9和TbxDy1-xFe2-wTbxHo1-xFe2-w，SmxDy1-xFe2-w，SmxHo1-xFe2-w，TbxHoyDyzFe22-w和SmxHoyDyzFe2-w，0≤w≤2.0，x+y+z＝1。这些材料在国际上已有商品，其中主要是TbxDy1-xFe2-w。其牌号为Terfenol-D。2001年，Snogdres等人又申请了一个添加众多稀土元素的稀土-过渡族金属磁致伸缩材料的专利，其中包括C，N，O含量。日本东芝公司在Terfenol-D材料的基础上通过添加少量Mn取代Fe，得到一种含有少量Mn的超磁致伸缩材料。其成分为TbxDy1-x(Fe1-yMny)z，x＝0.25～0.5，y＝0～0.1，z＝1.855～1.95。于1980年该公司已申请了专利，专利号为昭55-134150，到1991年该公司又申请另一项专利，专利号为平3-115540。该专利的合金成分为R(Fe1-y-zMnyMz)w，其中R为至少一种稀土元素，M为Mg，Al，Ga，Rn，Rh，Pd，Ag，Cd，In，Sn，Sb，Os，Ir，Pt，Au，Hg，Te和Pb等；0.005≤y≤0.5，0.005≤z≤0.2，1.5＜w＜2.5。上述各项专利所涉及的主要是合金的成分，制造工艺为采用复杂的设备生产，因此产品的价格昂贵。专利内容并没有涉及到最终样品(产品)的轴向取向，从到目前为止发表的论文来看，他们认为这种合金在定向结晶过程中的择优取向为<112>，此晶向与易磁化方向<111>的夹角为19.5°，其λS可以达到<111>的95％，所以西方国家都在生产<112>取向的磁致伸缩材料。北京科技大学经过多年的研究发现，该材料的晶体取向是可以人是为地控制的，在此基础上专利技术了<110>轴向取向的稀土铁巨磁致伸缩材料并获得了自已的专利技术专利，专利号为ZL 98 1 01191.8。从Tb-Dy-Fe合金的粉末X射线衍射谱来看，其相对强度较高的衍射指数依次为<110>、<113>、<112>、<111>，既然<110>、<112>、<111>轴向取向的材料都有很高的磁致伸缩应变，那么<113>取向的材料是否也具有高的λ？通过大量的实验研究，我们成功地研制出了<113>取向的巨磁致伸缩材料，其磁致伸缩应变超过了<112>轴向取向的材料。本专利技术涉及一种具有<113>轴向取向的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分主要由铽、镝、铁和铍等元素组成，其含量为Tb＝0.2～0.35at％，优选值为0.25～0.32at％，Dy＝0.65～0.8at％，优选值为0.67～0.73at％，Fe＝1.75～2.45at％，优选值为1.9～2.0at％，Be＝0.01～0.15at％，优选值为0.02～0.1at％。at％为原子百分比。一种由铽、镝、铁和铍等元素组成具有<113>轴向取向的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Pr，Pr含量为0.01-0.15at％，Pr成分的优选值为0.03-0.12at％。一种由铽、镝、铁和铍等元素组成具有<113>轴向取向的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Nd，Nd含量为0.01-0.15at％，Nd成分的优选值为0.02-0.10at％。一种由铽、镝、铁和铍等元素组成具有<113>轴向取向的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Ho，Ho含量为0.01-0.15at％，Ho成分的优选值为0.02-0.10at％。一种由铽、镝、铁和铍等元素组成具有<113>轴向取向的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Er，Er含量为0.01-0.15at％，Er成分的优选值为0.02-0.10at％。一种由铽、镝、铁和铍等元素组成具有<113>轴向取向的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Al，Al含量为0.01-0.15at％，Al成分的优选值为0.03-0.10at％。一种由铽、镝、铁和铍等元素组成具有<113>轴向取向的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Mn，Mn含量为0.01-0.15at％，Mn成分的优选值为0.03-0.12at％。一种由铽、镝、铁和铍等元素组成具有<113>轴向取向的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Ga，Ga含量为0.01-0.15at％，Ga成分的优选值为0.02-0.10at％。一种由铽、镝、铁和铍等元素组成具有<113>轴向取向的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Si，Si含量为0.01-0.10at％，Si成分的优选值为0.02-0.08at％。一种由铽、镝、铁和铍等元素组成具有<113>轴向取向的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Co，Co含量为0.01-0.15at％，Co成分的优选值为0.03-0.12at％。一种由铽、镝、铁和铍等元素组成具有<113>轴向取向的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Ni，Ni含量为0.01-0.15at％，Ni成分的优选值为0.03-0.12at％。一种由铽、镝、铁和铍等元素组成具有<113>轴向取向的巨磁致伸缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型的具有〈１１３〉轴向取向的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分主要由铽、镝、铁和铍等元素组成，其含量为：Ｔｂ＝０．２～０．３５ａｔ％，优选值为０．２５～０．３２ａｔ％，Ｄｙ＝０．６５～０．８ａｔ％，优选值为０．６７～０．７３ａｔ％，Ｆｅ＝１．７５～２．４５ａｔ％，优选值为１．９～２．０ａｔ％，Ｂｅ＝０．０１～０．１５ａｔ％，优选值为０．０２～０．１ａｔ％。

【技术特征摘要】
1.一种新型的具有<113>轴向取向的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分主要由铽、镝、铁和铍等元素组成，其含量为Tb＝0.2～0.35at％，优选值为0.25～0.32at％，Dy＝0.65～0.8at％，优选值为0.67～0.73at％，Fe＝1.75～2.45at％，优选值为1.9～2.0at％，Be＝0.01～0.15at％，优选值为0.02～0.1at％。2.如权利要求1所述的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Pr，Pr含量为0.01-0.15at％，Pr成分的优选值为0.03-0.12at％。3.如权利要求1所述的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Nd，Nd含量为0.01-0.15at％，Nd成分的优选值为0.02-0.10at％。4.如权利要求1所述的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Ho，Ho含量为0.01-0.15at％，Ho成分的优选值为0.02-0.10at％。5.如权利要求1所述的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Er，Er含量为0.01-0.15at％，Er成分的优选值为0.02-0.10at％。6.如权利要求1所述的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Al，Al含量为0.01-0.15at％，Al成分的优选值为0.03-0.10at％。7.如权利要求1所述的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Mn，Mn含量为0.01-0.15at％，Mn成分的优选值为0.03-0.12at％。8.如权利要求1所述的巨磁致伸缩材料，其特征在于材料的成分中加入了Ga，Ga含量为0.01-0.15at％，Ga成分的优选值为0.02-0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张茂才，高学绪，周寿增，史振华，王润，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]