块体非晶合金磁致伸缩材料及其制备方法技术

一种块体非晶合金磁致伸缩材料，其特征在于：其化学分子式为（Ｆｅ↓［ａ］Ｍｏ↓［ｂ］Ｂ↓［ｃ］）↓［１－ｘ］Ｄｙ↓［ｘ］，其中６５≤ａ≤７５，２≤ｂ≤８，２０≤ｃ≤２５，１≤ｘ≤１０，且ａ＋ｂ＋ｃ＝１００。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非晶态磁致伸縮材料领域，特别涉及一种块体非晶合金磁致伸 缩材料及其制备方法。
技术介绍
在磁场中磁化状态改变时，铁磁和亚铁磁性材料引起尺寸或体积微小的变 化，这种现象称为磁致伸縮现象。磁致伸缩效应的大小用磁致伸縮系数A来表示。它的值为入=51/1， 1和51是磁体的原始长度及磁化后长度的改变。传统的磁 致伸縮材料是Ni和Fe基合金，这类金属与合金的饱和磁致伸缩系数A s为(± 30-70)Xl(T6，由于这类材料的入太小，所以使用范围受到了限制。60年代初， 人们即发现稀土元素(R)具有许多独特的磁性。例如，重稀土原子的轨道角动 量和自旋角动量都大，而且平行排列，故每个原子的磁矩为9陶 10w，而Ni 和Fe只有0.6^和2.2nB。 1963年,Legvold等人测量了 Tb (铽)和Dy (镝) 在低温下沿基面的磁致伸縮，发现这些基面的磁致伸縮值是传统磁致伸縮材料 磁致伸缩值的100 1000倍，这使磁致伸縮材料出现了突破。20世纪80年代， 美国Clark等人发现，TbFe2， DyFe2等二元稀土铁化合物在室温下具有很大的磁 致伸縮系数。例如在室温下TbFe2的磁致伸縮系数入s为1800ppm， DyFe2的磁 致伸縮系数、为430ppm，它们在低温下具有更高的磁致伸縮系数。但是饱和 磁场过高，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 各向异性可补偿或互相抵消，使得这种(&112) Fe2型化合物在室温和低场下就 可获得很大的磁致伸縮系数。例如TbQ.27Dya73Fe2的磁致伸縮系数可达到 1500-2000ppm。由于这种材料的磁致伸縮系数比Ni基合金的大50倍，比压电 陶瓷的大5-25倍，因此称为巨磁致伸縮材料或超磁致伸縮材料。目前高磁致伸縮合金材料主要是Tb-Dy-Fe为主的晶态合金，该合金虽然磁 致伸缩系数可达1000-2000ppm以上，但是脆性大，机械性能较差，限制了其广 泛应用，并需大量使用稀土材料，成本较高。非晶态合金具有原子排列长程无 序、短程有序的特殊微观结构，因而具有强度高，断裂韧性好，电阻率高，抗 腐蚀性好等优越的机械、物理及化学性能，应用前景广泛。将非晶合金优良的 机械、物理和化学性能与高磁致伸縮性能结合起来，以期解决目前高磁致伸縮 Tb-Dy-Fe系晶态合金存在的问题。目前，对于溅射、快淬等方法制备的传统非 晶薄膜、薄带的磁致伸縮性能，己有若干研究报道，在仅有的研究报道中，Inoue小组发现，Fe-Co-Ln-B(L『Sm或Tb)系金属玻璃具有较高的稳定性和饱和磁致伸 縮系数Xs,同时具有良好的抗拉强度、抗弯强度、硬度和杨氏模量。 Fe68.5CoK)Smi.5B2o和Fe68.5Co,oTb,.5B2o的入s达到58xlO一6， Fe68.5Co!oDy!.5B2。的达到 51x10—6，均大大超过了没有玻璃转变点的非晶合金as《44xl0—6)。然而Inoue 报道的非晶合金也仅限于薄带，国内外对金属玻璃磁致伸縮性能的研究还很少。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种块体非晶合金磁致伸縮材 料及其制备方法。块体非晶合金磁致伸縮材料的化学分子式为(FeaMobBe)^Dyx，其中65《a 《75， 2《b《8， 20《c《25， l《x《10，且a+b+c=100。所述的块体非晶合金磁致伸縮材料的组成元素Fe、 Mo、 B或Dy的原料纯 度是99.5%~99.9%。块体非晶合金磁致伸缩材料的制备方法包括如下的步骤步骤一按原子百分比FeaMobBc称量纯度为99.6X的Fe，纯度为99.8%的 Mo和FeB合金，将称得的目标成分原料放入真空高频感应熔炼炉中，抽取真空 至4.0xl(^Pa后，充入高纯氩气保护，调节电流由小至大，感应加热直至样品熔 化，反复熔炼5-10次，以获得混合均匀的FeJVIObBe母合金锭子；步骤二把步骤一获得的FeaM0bBe母合金锭子去除氧化层后破碎成小块 F^MObBe合金，并置于酒精中超声波清洗；步骤三:用步骤二得到的小块F^MobBe合金及纯度为99.9%的Dy按原子百 分比(FeaMObBe)^Dyx称量，并将其装入下端开口且孔径为0.4mm 0.6mm的石英 管中，抽取真空至4.0xl0—卞a后，在感应炉腔体内充入高纯氩气保护，釆用高频 感应线圈加热使其熔化，调节电流为15 35A，感应温度为1100~1680°C，熔炼 2 5min后用高纯氩气把熔融的合金液喷射并注入铜模中，并随铜模冷却制得 (FeaMobBe)kDy,块体非晶合金。所述的腔体气压0.05MPa，喷射压力差0.05 0.10MPa。本专利技术所述的块体非晶合金磁致伸縮材料具有以下显著特点1)磁致伸縮系数高。2)宽的过冷液相区，热稳定性高，具有较高的玻璃转变温度和晶化温 度，有利于其在较高的温度得到应用。3)合金为四元合金，组成成分简单。另 外，本专利技术所述的高磁致伸縮大块非晶合金的制备方法的工艺简单，对原料的 纯度要求也不是很高。该体系非晶态合金的优异性意味着其是一种具有应用前 景的功能材料。附图说明图1为按照实施例1、 2、 3、 4制备的Fe-Mo-B-Dy系块体非晶合金的XRD图2为按照实施例1、 2、 3、 4制备的Fe-Mo-B-Dy系块体非晶合金的DSC图3为按照实施例1、 2、 3、 4制备的Fe-Mo-B-Dy系块体非晶合金的入-H图。具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。 实施例1:该实施例采用铜模喷铸法制备直径2-3mm的^672厘04624)96074块体非晶合 金棒。按原子百分比Fe72Mo4B24精确称量纯度为99.6%的Fe，纯度为99.8%的Mo 以及FeB合金，将称得的目标成分原料放入真空高频感应熔炼炉中，抽取真空 至4.0xl(^Pa后，充入高纯氩气保护，调节电流由小至大，感应加热直至样品熔 化。反复熔炼6次，以获得混合均匀的Fe72M04B24母合金锭子。把获得的Fe72M04B24母合金锭子去除氧化层后破碎成小块，并置于酒精中超声波清洗。得到的Fe"M04B24小块合金及纯度为99.9%的Dy按原子百分比^672^^04824)940^ 称量，并将其装入下端开口且孔径为0.5mm的石英管中，抽取真空至3.6xl(^Pa 后，充入高纯氩气保护，采用高频感应线圈加热使其熔化，调节电流为15A， 感应温度为IIOO'C，熔炼5min后用高纯氩气把熔融的合金液喷射并注入内径 2mm/3mm/4mm的铜模中，制得直径为2-4mm的(Fe"Mo4B^)94Dy6块体非晶合 金棒。直径为2mm的该合金的X射线图见图1，证实该合金为完全非晶。由表 1可见此合金的玻璃转变温度和晶化温度分别为854K和945K，可得过冷液 相区宽度为91K，说明它的非晶形成能力很强，热稳定性好。在1.6T的外加磁 场下，其磁致伸縮系数为560ppm。 实施例4:该实施例采用铜模喷铸法制备直径2-3mm的(Fe"Mo4B24)93Dy7块体非晶合 金棒。按原子百分比Fe72Mo4B24精确称量纯度为99.6%的Fe，纯度为99.8%的Mo 以及FeB合金，将称得的目标成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种块体非晶合金磁致伸缩材料，其特征在于：其化学分子式为（Ｆｅ↓［ａ］Ｍｏ↓［ｂ］Ｂ↓［ｃ］）↓［１－ｘ］Ｄｙ↓［ｘ］，其中６５≤ａ≤７５，２≤ｂ≤８，２０≤ｃ≤２５，１≤ｘ≤１０，且ａ＋ｂ＋ｃ＝１００。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严密，陶姗，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86