本发明专利技术属于磁性材料领域，特别涉及一种高磁致伸缩系数Fe-Ga基薄片材料及其制备方法。其特征在于，该Fe-Ga基磁致伸缩材料的成分为Fe100-x-y-zGaxRyMz，其中R为La系稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Tb、Dy、Ho中的一种或多种,M为B、Cr中的一种或者两种。按原子比计算，其中x=15～30，y=0.01～10，z=0.1～1.0，余量为铁。在Fe-Ga合金中同时添加稀土元素、硼和铬，不仅大大改善合金的可加工性；而且稀土元素净化钢液，并固定钢液中的残余杂质，形成细小的富稀土相粒子分布于Fe-Ga基体上，在轧制薄片的最终热处理时，该弥散析出的细小粒子可以控制Fe-Ga基体内相的转化过程、晶粒异常长大过程和织构形成过程，从而获得具有良好高斯织构和立方织构的Fe-Ga基合金薄片，该薄片具有较高的磁致伸缩性能。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于磁性材料领域，特别涉及。其特征在于，该Fe-Ga基磁致伸缩材料的成分为Fe100-x-y-zGaxRyMz，其中R为La系稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Tb、Dy、Ho中的一种或多种,M为B、Cr中的一种或者两种。按原子比计算，其中x=15～30，y=0.01～10，z=0.1～1.0，余量为铁。在Fe-Ga合金中同时添加稀土元素、硼和铬，不仅大大改善合金的可加工性；而且稀土元素净化钢液，并固定钢液中的残余杂质，形成细小的富稀土相粒子分布于Fe-Ga基体上，在轧制薄片的最终热处理时，该弥散析出的细小粒子可以控制Fe-Ga基体内相的转化过程、晶粒异常长大过程和织构形成过程，从而获得具有良好高斯织构和立方织构的Fe-Ga基合金薄片，该薄片具有较高的磁致伸缩性能。【专利说明】
本专利技术属于磁性材料领域，特别涉及一种高磁致伸缩系数Fe-Ga基薄片材料及制备方法
技术介绍
磁致伸缩材料作为一种智能材料，在换能器、传感器、执行器上都有重要的应用。2000年,美国Guruswamy等人发现Fe-Ga合金具有较高的磁致伸缩系数,兼具机械性能好、饱和磁场低、居里温度高、耐腐蚀、低滞后，表现良好的环境适应性，被认为是新一代超磁致伸缩材料。过去十多年，材料研究者们对Fe-Ga合金的组织结构和磁致伸缩性能做了大量的研究，并取得了较大的进展。由于Fe-Ga合金电阻率低，使用过程中将产生严重的涡流损耗。把Fe-Ga合金制成薄片材料可有效降低润流损耗，改善高频特性。但Fe-Ga 二元合金脆性大,不易轧制成薄片材料。研究表明通过添加B、Cr等合金元素可大大改善Fe-Ga合金的塑性，可轧制加工得到0.3mm以下的薄片材料,但与单晶和定向凝固Fe-Ga合金相比,轧制Fe-Ga薄带的磁致伸缩系数等性能还有较大差距。(Xuexu Gao, Jiheng Li, Jie Zhu, Jie Li, Maocai Zhang.Effectof B and Cr on Mechanical Properties and Magnetostriction of Iron-GalliumAlloy.Materials Transactions, 2009，50(8):pp1959-1963)Fe-Ga合金薄片的磁致伸缩性能与织构密切相关。2007年，S M Na等人报道了在轧制Fe81.3Ga18.7中添加少量的B和S，获得了近似立方织构或近似高斯织构，最高磁致伸缩性能为 220ppm (S M Na, A B Flatau.Secondary recrystallization, crystallographic texture and magnetostriction in rolled Fe-Ga based alloys.J.Appl.Phys.2007，101:09N518)。2011 年，S M Na 等人还报道了在轧制 Fe-Ga 中添加 lat%NbC,在含0.5%H2S的Ar气中通过高温处理及表面能诱导获得了强烈的高斯织构，磁致伸缩系数达至Ij 292ppm (Flatau A B, Na S M.Single grain growth and large magnetostrictionin secondarily recrystallized Fe-Ga thin sheet with sharp Goss (011) orientation 1.Scripta.Mater., 2012.66: p.307-310)。可见具有高斯织构和立方织构的Fe-Ga合金薄片具有较高的磁致伸缩性能。国内申请号为200710101498.0的专利公布了 Fe-Ga基合金中添加少量的稀土，通过定向凝固可获得〈100〉和〈110〉取向棒，并有较高的磁致伸缩系数。于全功等人研究发现,Fe-Ga合金铸锭的磁致伸缩系数由未添加的129ppm提高到添加Tb的222ppm和添加Dy的300ppm，并且少量Tb、Dy的添加在晶内析出点状的析出相，使Fe-Ga合金在〈100〉晶向择优生长，他们认为这是提高Fe-Ga合金铸锭的磁致伸缩系数的主要原因(于全功，江丽萍，张光睿，郝宏波，吴双霞，赵增祺.稀土 ，2010，31(4): 21)。
技术实现思路
本专利技术的目的是在Fe-Ga合金中同时添加稀土、硼和铬元素，不仅大大改善合金的可加工性；而且稀土元素净化钢液，并固定钢液中的残余杂质，使杂质以稀土硫化物为核心的细小粒子的形式分布于Fe-Ga基体上，在轧制薄片的最终热处理时，该弥散析出的细小粒子作为抑制剂，可控制Fe-Ga基体内相的转化、晶粒长大和织构形成过程，从而获得具有良好高斯织构和立方织构的Fe-Ga基合金薄片材料。本专利技术的具体实施步骤:1.设计合金成分为 Fe1QQ_x_y_zGaxRyMz，R 为 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Tb、Dy、Ho 中的一种或多种，M为B、Cr中的一种或者两种。其中x=15~30，y=0.01~10，ζ=0.I~1，余量为铁。2.通过感应熔炼成锭、锻造、热轧、温轧、冷轧，获得0.3mm以下的磁致伸缩薄片。按设计成分配料，并适当考虑镓元素和稀土元素的烧损；用真空感应炉熔炼母合金；均匀化处理后，根据铸锭比表面大小在900°C -1250°C保温0.5~3h后，出炉经多道次锻成适合热轧的近长方体形坯料；将锻后的合金锭分别在1000°C~1250°C热轧、350°C~650°C温轧以及常温下冷轧，总道次< 40，总变形量为90%~99.9%，获得0.3mm以下的薄片。3.对轧制薄片进行热处理:方法一:以氩气为保护气体，在1000°C~1300°C保温0.5~24h，然后随炉冷却至650°C~900°C保温I~6h水淬至室温。方法二:Ar气中混合20~IOOppm的H2S气体，在1000°C~1300°C保温0.5~24h，然后随炉冷却至650°C~900°C保温I~6h水淬至室温。通过热处理，得到具有大量高斯织构和立方织构的Fe-Ga基磁致伸缩薄片。稀土元素作为一种`微合金化元素，少量溶入Fe-Ga基体，而在晶界和晶内析出，能降低铸态晶粒的晶粒度，提高锻轧能力；稀土元素为吸氧元素，在合金中优先氧化脱落，有效阻止基体氧化；该合金中B、Cr为辅助元素，主要是为了提高材料塑性和晶界强度，抑制轧制过程中的沿晶断裂。稀土元素固定钢液中的残余杂质，使杂质形成富稀土相的细小粒子分布于Fe-Ga基体上，在轧制薄片的最终热处理时，该弥散析出的细小粒子作为抑制剂，控制Fe-Ga基体内相的转化过程、晶粒长大过程和织构形成过程，从而获得具有良好高斯织构和立方织构的Fe-Ga基合金薄片。该Fe-Ga基薄片材料具有明显{100}〈001〉立方织构或{110}〈001〉高斯织构，具有较高的磁致伸缩性能。本专利技术通过在Fe-Ga合金中同时添加稀土兀素、硼和铬,一方面提高Fe-Ga基合金的可加工性能；另一方面，用析出相夹杂粒子诱导Fe-Ga基体组织、晶粒长大和织构的形成过程，获得具有较高立方织构和高斯织构体积分数的Fe-Ga基磁致伸缩薄片材料。本专利技术的优点:⑴专利技术Fe1(l(l_x_y_zGaxRyMz合金，并将其应用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高磁致伸缩系数Fe?Ga基薄片材料及其制备方法，其特征在于，具体实施步骤如下：1）.设计合金成分为Fe100?x?y?zGaxRyMz，R为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Tb、Dy、Ho中的一种或多种,M为B、Cr中的一种或者两种,其中x=15～30，y=0.01～10，z=0.1～1.0，余量为铁；2）.通过感应熔炼成锭、锻造、热轧、温轧、冷轧，获得0.3mm以下的磁致伸缩薄片;按设计成分配料，并适当考虑镓元素和稀土元素的烧损；用真空感应炉熔炼母合金；并均匀化处理；根据铸锭比表面大小在900℃?1250℃保温0.5?3h后，出炉经多道次锻成适合热轧的近长方体形坯料；将锻后的合金锭分别在1000℃～1250℃热轧、350℃～650℃温轧以及常温下冷轧，总道次＜40,总变形量为90%～99.9%，获得0.3mm以下的薄片，通过热处理，得到具有大量高斯织构和立方织构的Fe?Ga基磁致伸缩薄片。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：包小倩，田喜蕾，袁超，高学绪，李纪恒，张文兰，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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