[发明专利]热处理方法、多晶样品制备方法及磁致伸缩材料

说明书

本发明公开了一种获得高灵敏度大磁应变Fe‑Ga磁致伸缩材料的热处理方法、多晶样品制备方法及磁致伸缩材料，获得高灵敏度大磁应变Fe‑Ga磁致伸缩材料的热处理方法中，将Fe‑Ga合金放入已升温至第一预定温度的马弗炉中固溶处理第一预定时刻，然后进行冰水淬火，放入已升温至第二预定温度的马弗炉中等温时效处理第二预定时刻，使得Fe‑Ga合金的体心立方基体中析出具有面心四方结构的纳米析出相，然后进行冰水淬火，显著增强磁致伸缩效应，同时大幅降低整体磁各向异性，即产生高灵敏度大磁应变。

技术领域

本发明属于磁致伸缩材料技术领域，特别是一种磁致伸缩材料的热处理方法、多晶样品制备方法及磁致伸缩材料。

背景技术

磁致伸缩材料是可实现磁能与机械能相互转化的重要功能材料，在航空航天、深海探测、石油开发和精密机械等诸多高尖端技术领域发挥着重要作用。

近些年来产业技术和国防技术的快速发展，对高灵敏度磁致伸缩材料，同时具有大饱和磁应变值和低矫顽力提出了迫切需求。

目前获得广泛应用的稀土巨磁致伸缩材料Tb-Dy-Fe(Terfenol-D)合金是将磁致伸缩系数(λ_s)符号相同、磁晶各向异性常数(K₁)相反的TbFe₂和DyFe₂设计成伪二元合金，在其自旋再取向温度(T_sr)附近产生低场大磁致伸缩效应，且矫顽力(H_c)明显低于两端的二元合金。Tb-Dy-Fe合金系磁致伸缩性能十分优异，饱和磁应变可达到1800-2000ppm，但其具有较大的驱动磁场，且稀土元素占60％以上，成本高，脆性大，不利于机械加工。

Fe-Ga合金磁致伸缩材料，尽管饱和磁应变低于Tb-Dy-Fe合金，但驱动磁场更低，成本低，材料韧性好，可机械加工，在高技术领域显示出广阔的应用前景。由于磁致伸缩材料的饱和磁应变和矫顽力均与磁晶各向异性正相关，大磁应变和低矫顽力是相互矛盾的技术指标，难以同时达到最优化。目前提高Fe-Ga合金磁致伸缩性能的常用方法是采用定向凝固技术制备沿易磁化轴取向的单晶或多晶材料，在降低矫顽力的同时获得大磁应变；为了进一步提高饱和磁应变，在对取向单晶或取向多晶材料施加轴向预压应力或进行垂直磁场退火，使磁畴沿垂直晶体取向排列，在磁化过程中发生90°磁畴翻转。然而，施加应力或磁场退火会引入额外的各向异性，导致矫顽力增大，因此成为亟待解决的技术难题。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种获得高灵敏度大磁应变Fe-Ga磁致伸缩材料的热处理方法、多晶样品制备方法及磁致伸缩材料，能够同时提高Fe-Ga合金多晶材料饱和磁应变、降低矫顽力，获得高灵敏度大磁应变，对推动该材料的工程应用具有重要意义。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种磁致伸缩材料的热处理方法包括以下步骤：

将Fe-Ga合金放入已升温至第一预定温度的马弗炉中固溶处理第一预定时刻，然后进行冰水淬火，

放入已升温至第二预定温度的马弗炉中等温时效处理第二预定时刻，使得Fe-Ga合金的体心立方基体中析出具有面心四方结构的纳米析出相，然后进行冰水淬火。

所述的方法中，按照高灵敏度大磁应变磁致伸缩材料的成分要求配比Fe和Ga原料，制备不同成分的Fe-Ga合金。

所述的方法中，所述高灵敏度大磁应变磁致伸缩材料的成分要求为灵敏度不小于4ppm/0e、磁应变不小于100ppm、矫顽力不大于25Oe。

所述的方法中，所述不同成分的Fe-Ga合金为Fe_100-xGa_x合金，其中x为17-28。