[发明专利]一种粘结稀土铁超磁致伸缩材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料科学与工程领域，具体为一种粘结稀土铁超磁致伸缩材料的制备方法，尤其涉及粘结稀土铁超磁致伸缩材料的动态磁致伸缩系数的显著增加。

技术背景

稀土铁超磁致伸缩材料是一种在磁场下能够产生巨大伸缩变形的新型功能材料，它具有磁致伸缩大、能量密度高、响应速度快等特点，因此在低频大功率水声换能器、精密控制系统、有源消振及传感器等方面得到广泛应用。目前，稀土铁超磁致伸缩材料的制备方法主要有定向凝固法、烧结法和粘结法。定向凝固法可以制备出磁致伸缩性能较好的材料，但存在制备工艺复杂、成本昂贵、难于制备复杂形状及高频特性差等问题。采用粘结法制备稀土超磁致伸缩材料时，通常将经过熔炼、研磨后的合金粉末与树脂粘结剂均匀混合，然后压制成一定形状的复合材料。虽然粘结剂的加入使材料的磁性能有所下降，但粘结法具有工艺简单、可制成复杂形状材料和成本低廉等优点。一些研究者采用粘结法制备了稀土-铁超磁致伸缩材料，研究了材料的磁致伸缩、动态磁致伸缩系数和磁机械耦合系数（Hudson等，J.Appl.Phys.，1998，83（11），7255；Sandlund等，J.Appl.Phys.，1994，75（10），5656；解伟等，金属功能材料，2001，8（4），29）。但制备的材料的磁致伸缩性能，尤其是动态磁致伸缩系数和磁机械耦合系数偏低（一般动态磁致伸缩系数为1.8nmA^-1,磁机械耦合系数为0.28），限制了粘结稀土超磁致伸缩材料的应用。针对当前稀土铁超磁致伸缩材料的技术中存在的制备工艺复杂、成本昂贵、难于制备复杂形状材料及材料的高频特性差等问题，提出一种采用二次退火、磁场取向的粘结方法来制备超磁致伸缩材料。该方法具有制备工艺简单、可制成复杂形状材料、成本低廉及材料的高频特性好等优点，明显改善粘结稀土铁超磁致伸缩材料的动态特性。

发明内容

本发明的目的是针对当前稀土铁超磁致伸缩材料的技术中存在的制备工艺复杂、成本昂贵、难于制备复杂形状材料及材料的高频特性差等问题，提出一种粘结稀土铁超磁致伸缩材料的制备方法。该方法采用二次退火、磁场取向的粘结方法，具有制备工艺简单、可制成复杂形状材料、成本低廉及材料的高频特性好等优点，可明显改善粘结稀土铁超磁致伸缩材料的动态特性。

本发明的技术方案为：

一种粘结稀土铁超磁致伸缩材料的制备方法，该材料成分为(R_xDy_1-x)Fe_y,其中R为Tb或Sm，x的范围在0.25-0.9之间，y的范围在1.5-2.0之间；原材料采用高纯金属Tb、Dy、Sm、Fe，纯度的重量百分数为99.9%；其制备方法包括以下步骤：

首先将金属原材料按上述比例混合后在高纯氩气保护下电弧熔炼得到合金铸锭，合金锭在高纯氩气保护下进行700-950℃、45-50小时均匀化退火，炉冷至室温，然后在有机液体保护下将合金锭粉碎、研磨成粒度为50-180μm的粉末,压实后在高纯氩气保护下进行300-500℃、5-8小时的二次退应力退火，最后将粉末与粘结剂按质量比粉末：粘结剂＝100:6-8混合，放入模具中加压成形，退模后在磁场中固化36-48小时，最后得到粘结稀土铁超磁致伸缩材料。

所述的粘结剂可以为环氧树脂粘结剂,型号为HY-914；

所述的有机液体可以为高纯度酒精,纯度≥99.7%。

所述的退模后在磁场中固化混合材料时，固化磁场方向垂直于样品的轴向。

由于采用了二次退火、磁场取向的粘结方法，显著地降低了合金粉末的应力，使制备的稀土超磁致伸缩材料的磁致伸缩、动态磁致伸缩系数和磁机械耦合系数明显提高，与背景技术相比（Hudson等，J.Appl.Phys.，1998，83（11），7255；Sandlund等，J.Appl.Phys.，1994，75（10），5656；解伟等，金属功能材料，2001，8（4），29），制备的材料的磁致伸缩提高11%，动态磁致伸缩系数提高49%，磁机械耦合系数提高43%-54%。同时，材料具有较高的电阻率，高频特性好。因此，发明的方法对于稀土超磁致伸缩材料的应用及器件开发具有重要意义。

附图说明

图1为实施例1中粘结方法制备的Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.9材料的磁致伸缩与磁场的关系曲线；