“一步法”定向凝固工艺对(Tb_(0.3)Dy_(0.7))Fe_(1.95)合金的缺陷

一、Defects of (Tb_(0.3)Dy_(0.7))Fe_(1.95) Alloys with "One-Step" Directional Solidification Process（论文文献综述）

朱亮亮^[1]（2018）在《无损检测用TbDyFe薄膜制备及磁性能研究》文中研究表明磁致伸缩超声导波无损检测是基于磁致伸缩材料的魏德曼效应,在交变磁场下产生超声导波,通过在待测件传播前后信号波比来表征材料内部损伤的技术。该技术出现在20世纪90年代,具有易操作、灵敏度高、待测面要求低等优点。无损检测要求磁致伸缩材料具有一定弯曲柔性、高能量密度、大磁致伸缩应变等特性,常用的材料有轧制FeCo带、Ni带等,但是传统换能材料能量密度低,磁致伸缩应变弱,限制了其换能效率和检测效果。TbDyFe稀土超磁致伸缩薄膜具有应变大、易弯曲等特点,为提高换能效率和优化检测效果提供了理论可能,在无损检测领域具有很好的应用前景,倍受相关研究人员关注。本实验通过直流磁控溅射法制备TbDyFe薄膜,研究其稳定性能制备工艺参数,并进行优化。通过悬臂梁法表征薄膜的磁致伸缩性能,并借助AES、XRD、VSM、TEM等设备系统分析了磁致伸缩应变影响机理。然后,将Tb0.3Dy0.7Fe1.95生长在传统的FeCo换能带材上,利用MSGW超声导波检测仪直接对复合材料的检测效果进行表征,研究复合后的换能材料对激发信号的增强效果。厚度为6mm的TbDyFe靶材在100W、1.OPa的沉积参数可以稳定溅射,沉积率为100nm/mim。长时间沉积使得靶材表层达到一种新的成分平衡,使得沉积薄膜成分与靶材一致。室温制备为非晶态Tb0.3Dy0.7Fe1.5薄膜磁致伸缩性能约为115ppm,加以Ta层可以有效的避免衬底的影响以及薄膜的氧化问题,有利于薄膜成分的均匀和稳定。薄膜中RE含量偏高有利于REFe2相的析出,但成相不稳定,较高温度下易分解和氧化。薄膜磁致伸缩性能是由Keffect降低、易磁化方向偏转、Laves相析出等因素共同作用的结果。Tbo.3Dy0.7Fe1.95薄膜非晶制备态伸缩性能约90ppm,表现为垂直于膜面的易磁化方向。通过退火处理可以使薄膜的易磁化方向从垂直转向面内。热膨胀系数不同会引起退火后薄膜与衬底之间呈现拉应力,降低有效磁各向异性常数,进而导致磁致伸缩应变随退火温度升高而提高。在600℃退火1h析出REFe2相,微观结构呈现出非晶基体斑点状分布纳米晶,磁致伸缩系数也达到最高的265ppm。温度过高容易出现其他氧化物等杂相,650退火1h后磁致伸缩系数陡降至135ppm。Tb0.3Dy0.73Fe1.95/FeCo复合材料整体表现出面内方向易磁化,低矫顽力的特性,其作为换能材料表征的信号幅值变化规律与Tb0.3Dy0.73Fe1.95薄膜磁致伸缩性能变化规律基本一致。原始的FeCo带材在适配器频率128kHz、激发功率100%P（P是300V激发电压下的瞬时功率）测试环境下信号幅值为0.4V,复合Tb0.3Dy0.73Fe1.95薄膜后明显增加,其中,在600℃退火1h的复合材料在相同的测试条件下信号幅值最高,达到2.5V的饱和值。复合材料相比原始FeCo薄带在相同条件下反射的信号幅值明显增强,说明其换能效率和检测效果也明显得以优化。这一研究结果为磁致伸缩式超声导波无损检测换能新材料的制备提供了一种新的思路和方法。

张昌盛^[2]（2012）在《磁热感生各向异性对超磁致伸缩材料的作用研究》文中认为TbDyFe超磁致伸缩材料（GMMs）是一种先进的智能材料,能实现磁能和机械能的快速转换,在高效换能器、大载荷致动器及高精度传感器等领域有广阔的应用前景。但是,这种超磁致伸缩材料的磁弹耦合行为具有复杂的非线性,严重限制了器件的控制精度,是当前该材料应用中亟待解决的重要问题。本文通过调控初始磁畴分布状态,优化磁矩运动路径,提出了磁热感生各向异性改善非线性磁弹耦合行为的新途径,并制备出高线性度的高性能材料。在实验方面,系统研究了磁场退火对<110>取向TbDyFe材料的显微组织、磁畴形貌和磁弹耦合行为的调控作用,改善了力磁耦合场中的磁致伸缩非线性,显着提高了饱和磁致伸缩性能,并降低了达到最佳服役性能的偏置压力和磁场。在理论方面,基于磁畴旋转理论和能量最低原理,揭示了不同初始磁畴分布状态下力磁耦合场中的磁矩运动路径,进而解释了磁热感生各向异性对非线性磁弹耦合行为的调制机理；此外,建立了同时考虑退磁效应和晶体生长机制的磁矩旋转模型,解释了磁热感生各向异性对离轴磁化过程中的磁矩旋转路径即各向异性磁致伸缩的作用机制。主要发现如下：对<110>取向TbDyFe材料进行垂直和离轴磁场退火,增大特定易磁化方向的磁畴体积分数,促进低场下的90°畴变,改善了磁弹耦合行为的非线性,并显着提高磁致伸缩性能。在居里点以上温度对<110>取向材料进行磁场退火,即冷却过程中沿垂直轴向或偏离轴向35°施加240kA/m的磁场,晶体学择优取向和显微组织无明显改变,但初始磁畴分布状态发生显着变化。与热退磁态试样相比,无预应力下的饱和磁致伸缩显着提高,并仍保持明显的磁致伸缩“跳跃”效应。在30MPa预压应力下,垂直磁场退火试样的饱和磁致伸缩达2680ppm,为目前公开报道的同类材料的最高值,离轴磁场退火后饱和磁致伸缩也可达2330ppm。磁致伸缩线性段也显着提高,由热退磁态的1037ppm分别增大至垂直磁场退火态的1620ppm和离轴磁场退火态的1358ppm。此外,在相同的偏置条件下,两种方式磁场退火后的磁致伸缩应变率d33也得到了大幅提高。与垂直磁场退火相比,离轴磁场退火降低了达到最大d33的预压应力和临界磁场,亦即TbDyFe材料在低场和低载荷下的服役性能得到提高。揭示了磁热感生各向异性对离轴磁化过程中的磁矩运动路径和相应磁致伸缩行为的作用机制。系统研究了不同初始磁化状态下的各向异性磁致伸缩行为,发现垂直轴向的磁场退火处理不仅增大了发生纵向磁致伸缩“回落”的临界磁化角度,而且降低了“回落”的绝对值。同轴磁场退火则可显着提高垂直磁化时的纵向饱和磁致伸缩,由处理前的-640ppm提高至-1669ppm,增大了1.6倍。建立了同时考虑退磁效应和<110>取向晶体形成机制的磁致伸缩模型,很好地预测了不同方向磁化时的各向异性磁致伸缩,与实验数据吻合。此外,基于磁矩的“旋转”和“跳跃”两种方式揭示了不同初始磁化状态时的磁矩运动路径,基于晶体学关系划分了9类磁畴,揭示了不同磁化过程中的多类磁畴体积分数演变规律,解释了磁热感生各向异性对离轴磁化时磁致伸缩的作用机制。采用磁力显微镜（MFM）观察了不同方式磁场退火后的磁畴形貌,为磁热感生各向异性造成的初始磁畴再分布提供了直接证据。磁场退火明显改变了<110>取向材料的初始磁畴分布状态,总体上使多种形态的磁力分布图变为单一的、趋于相互平行的直条纹,即磁畴的磁矩由等价的自发磁化排列状态趋于沿某些（或某一）特定的易磁化方向排列。垂直磁场退火后,磁矩趋于沿横截面内的易磁化方向分布,有利于促进磁化过程中（尤其是低场下）磁矩的900旋转,从而显着提高磁致伸缩性能。同轴磁场退火则使磁矩趋于沿<110>轴向附近分布,即减少了分布于垂直面内的磁矩数量,降低了磁化过程中的90°畴变,因而造成磁致伸缩的显着不同。磁力显微研究表明,磁场退火趋于诱导超磁致伸缩材料形成单轴各向异性,合理解释了本文观察到的实验现象,为建立磁热感生各向异性与磁弹耦合效应的内在联系提供了重要依据。揭示了磁热感生各向异性强弱对TbDyFe<110>取向晶体磁弹耦合效应的作用机制。基于磁畴旋转理论和能量最低原理,模拟了诱导不同感生各向异性能量时的三维自由能分布,根据能量最低方向确定了磁热感生各向异性诱导的初始磁矩再分布过程,并计算了相应的磁致伸缩。与预压应力诱导的垂直截面内的面内各向异性不同,磁热处理诱导8个易磁化方向等价分布的磁化矢量趋于一个特定的易轴排列,当感生各向异性能量达到临界值36kJ/m3时,从初始的具有立方对称性的内禀磁晶各向异性转变为单轴型感生各向异性,即形成理想的初始90°磁畴状态。感生各向异性能量低于该临界值时,<110>取向晶体仍表现明显的磁致伸缩“跳跃”效应；达到或超过这一临界值时,磁致伸缩“跳跃”效应消失,但无预应力时的饱和磁致伸缩显着提高,很好地解释了实验中观察到的现象。此外,揭示了磁热感生各向异性与预压应力对磁致伸缩的协同作用,并据此提出了在高载荷条件下进一步提高磁致伸缩性能的途径。

王晓莉^[3]（2011）在《热处理及第四组元Al的添加对TbDyFe合金组织与性能的影响》文中指出本文以Tb0.3Dy0.7Fe2合金为基础,采用区域熔炼方法制备出具有<110>轴向择优取向的TbDyFe超磁致伸缩合金,系统地研究了不同的热处理工艺及添加第四组元Al对<110>轴向择优取向TbDyFe合金的取向、组织、磁致伸缩性能和力学性能的影响,并优选出最优的热处理工艺和Al的添加量范围,使合金在保持较高磁致伸缩性能的同时具有良好的力学性能。<110>取向的TbDyFe合金在不同温度下热处理2h和4h。研究结果表明:热处理不改变TbDyFe合金的轴向择优取向;热处理2h后,网状的富稀土相向球状转变,当热处理温度达到1000°C以上时,基体片层组织明显退化;热处理4h后,网状的富稀土相发生变化,基体片层组织都有退化;在不同条件下的热处理后磁致伸缩系数基本上都提高,提高的最大幅度在300×10-6左右;经930°C热处理2 h后,力学性能明显改善,抗压强度从225 MPa提高到256 MPa。实验结果发现,<110>轴向择优取向的TbDyFe合金在930°C下热处理2 h,随炉冷却,其综合性能最好。在TbDyFe合金中加入少量的Al,合金成分为Tb0.3Dy0.7（Fe1-xAlx）2（x=0.05,0.10,0.15）。研究发现:添加少量的Al不改变合金的轴向择优取向;添加Al后合金显微组织中有新相析出,随着Al添加量增大,析出物增多。少量Al的添加可以提高低磁场下的磁致伸缩性能。有高磁场下,当Al添加量较少（x≤0.05）时,磁致伸缩增大,随着Al的添加量增多,磁致伸缩下降,当Al的添加量x=0.15时,磁致伸缩下降幅度较大。Al的添加可以提高合金的力学性能,随着Al含量的增加,材料的抗压强度增大。将Tb0.3Dy0.7（Fe1-xAlx）2合金在930°C下热处理2 h。研究结果表明:热处理不改变Tb0.3Dy0.7（Fe1-xAlx）2（x=0.05,0.10,0.15）合金样品定向凝固形成的轴向择优取向;热处理后Tb0.3Dy0.7（Fe1-xAlx）2合金的片层组织退化,第二相晶粒细化,晶体内产生缺陷,随着Al含量的增大,缺陷增多,当Al的添加量x=0.10时,磁致伸缩增大,抗压强度提高,当x=0.05、0.15时,磁致伸缩下降,抗压强度变化不大。因此,当Al的添加量x=0.10时,热处理后其综合性能最好。

李扩社,徐静,张深根^[4]（2003）在《稀土超磁致伸缩材料进展》文中提出稀土超磁致伸缩材料 （RareEarthGiantMagneto StrictiveMaterials）作为 2 1世纪一种最具有战略性的新型智能材料 ,其优良的特性和广泛的应用前景在国际范围内得到普遍重视 ,已成为磁致伸缩材料研究的重点。简要介绍了稀土超磁致伸缩材料的特性 ,研究现状及应用 ,指出了今后的研究方向和工作重点

二、Defects of (Tb_(0.3)Dy_(0.7))Fe_(1.95) Alloys with "One-Step" Directional Solidification Process（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、Defects of (Tb_(0.3)Dy_(0.7))Fe_(1.95) Alloys with "One-Step" Directional Solidification Process（论文提纲范文）

（1）无损检测用TbDyFe薄膜制备及磁性能研究（论文提纲范文）

（2）磁热感生各向异性对超磁致伸缩材料的作用研究（论文提纲范文）

（3）热处理及第四组元Al的添加对TbDyFe合金组织与性能的影响（论文提纲范文）

（4）稀土超磁致伸缩材料进展（论文提纲范文）

四、Defects of (Tb_(0.3)Dy_(0.7))Fe_(1.95) Alloys with "One-Step" Directional Solidification Process（论文参考文献）

• [1]无损检测用TbDyFe薄膜制备及磁性能研究[D]. 朱亮亮. 北京有色金属研究总院, 2018(12)
• [2]磁热感生各向异性对超磁致伸缩材料的作用研究[D]. 张昌盛. 浙江大学, 2012(09)
• [3]热处理及第四组元Al的添加对TbDyFe合金组织与性能的影响[D]. 王晓莉. 兰州理工大学, 2011(10)
• [4]稀土超磁致伸缩材料进展[J]. 李扩社,徐静,张深根. 金属功能材料, 2003(06)

标签：磁致伸缩论文;  各向异性论文;  定向凝固论文;  退火处理论文;  耦合系数论文;