[发明专利]一种稀土－铁超磁致伸缩材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁性材料领域，提供了一种具有[111]择优取向的多晶稀土-铁超磁致伸缩材料及其制备方法。

背景技术

稀土-铁超磁致伸缩材料(TbDyFe₂)具有磁致伸缩系数大，反应速度快(＜1μs)、能量密度大等优点，在汽车工业、化工、机械和军事等许多领域有着广阔的应用前景，日益受到人们广泛的重视。这种材料的大磁致伸缩主要来源于立方点阵的菱方畸变，因此其磁致伸缩应变λ有显著的各向异性，理论计算表明，在压应力作用下，不同晶向的磁致伸缩系数差别很大，其中λ₁₁₁远远大于λ₁₁₀、λ₁₁₂和λ₁₁₃。由于Tb-Dy-Fe合金凝固时是典型的小平面生长，固液界面为片状枝晶，<112>方向是唯一的稳定生长方向，因此一般制备的Tb-Dy-Fe合金为<112>择优取向。通过改变凝固条件，也可制备出<110>取向的材料，但在普通的定向凝固技术中，很难获得<111>择优取向的样品。

国内外关于Tb-Dy-Fe超磁致伸缩材料制备方法的专利主要有：1981年申请的专利US4308474和1983年申请的专利US4378258，主要集中在稀土磁致伸缩材料的理论和成分研究，制备工艺为水平区熔法。1986年美国专利US4609402公布了垂直区熔工艺制备稀土磁致伸缩材料。1988年美国专利US4770704公布了一种下拉工艺制备稀土大磁致伸缩材料。1989年美国专利US4818304公布了稀土大磁致伸缩棒材磁场热处理工艺。1992年美国专利US5114467公布了一种采用等离子体熔炼工艺制备稀土磁致伸缩材料。另一类是采用粉末冶金工艺制备的粘结稀土磁致伸缩材料，粘结稀土磁致伸缩材料能有效地提高材料的使用频率，具有良好的强韧性，材料能加工成各种复杂形状。关于粘结磁致伸缩材料的专利主要有两个，1998年申请的专利US005792284A，主要涉及使用Terfenol-D棒材为原料制成磁致伸缩粉末，然后把粉末与粘结剂混合压制成型。2001年申请的专利US6312530B1，公布了一种制备稀土磁致伸缩材料的新工艺，主要内容包括，使用快淬法制备出磁致伸缩非晶粉末或非晶薄带，通过晶化处理形成晶 粒小于100nm的(Tb，Dy)Fe₂相，然后制成粘结稀土磁致伸缩材料。

国内外关于Tb-Dy-Fe超磁致伸缩材料择优取向方面的专利很少，主要有：中国北京科技大学周寿增等人采用定向凝固法制备了<112>择优取向的Tb-Dy-Fe磁致伸缩棒材，申请的专利为ZL93106941.6。中国专利ZL98101191.8和CN200610001026.3公布了具有<110>择优取向的Tb-Dy-Fe定向凝固棒及其制备工艺，美国专利US5527398和欧洲专利EP0509628也通过定向凝固法制备<110>取向的Tb-Dy-Fe超磁致伸缩。中国专利CN02131236.2还公布了<113>择优取向的Tb-Dy-Fe超磁致伸缩材料及其制造工艺。

目前，针对磁控技术制备[111]择优取向的Tb-Dy-Fe磁致伸缩材料专利国内外未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有[111]择优取向的多晶稀土-铁超磁致伸缩材料。

本发明的另一个目的是提供一种通过把外部强磁场施加于定向凝固过程中，得到一种制备具有[111]择优取向的稀土-铁超磁致伸缩材料的方法。

为了实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

本发明公开了一种稀土-铁超磁致伸缩材料，其特征在于：

(1)择优取向为[111]方向。

(2)该稀土-铁超磁致伸缩材料，其特征在于，该稀土-铁超磁致伸缩材料的化学式为：(Tb_1-xDy_x-zN_z)Fe_(2+δ-y)-M_y，其中，M代表B、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Zn、Ga、Nb、Ta、W中一种或几种，0.45≤x≤0.75，-0.2≤δ≤0.2，0≤y≤0.3，0≤z≤0.2，N代表Ce、Pr、Nd、Ho和Er中的至少一种。

本发明的稀土-铁超磁致伸缩材料，优选[111]方向的取向度至少为60％；更优选[111]方向的取向度至少为70％；最优选[111]方向的取向度至少为80％。