Co添加四元巨磁致伸缩材料的内禀磁性和环境特性研究

admin · 发表于 2023-10-16 09:31:37

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雅宝题库解析：
TbDyFe磁致伸缩合金以其室温磁致伸缩应变值大、磁-机械耦合系数高等特点，在国防、航空航天等高科技领域具有广阔的应用前景。但是，受其磁性转变温度的影响，该合金的应用温度范围较窄；同时稀土元素Tb、Dy的高含量及其在合金两相间的不均匀分布使材料的耐腐蚀性能较差，限制了其在海洋等环境中的应用。本研究通过提高Tb/Dy比例降低自旋再取向温度，拓展低温应用范围；通过Co元素合金化提高合金高温时的磁致伸缩稳定性，同时减小Laves相和富稀土相间的电极电位差，降低合金的腐蚀倾向，获得一种兼具宽温域、耐腐蚀特性的巨磁致伸缩材料Tb0.36Dy0.64(Fe0.85Co0.15)1.95，在此基础上采用区熔定向凝固技术成功制备出取向的Tb-Dy-Fe-Co四元合金。与Tb0.3Dy0.7Fe1.95相比，Tb0.36Dy0.64(Fe0.85Co0.15)1.95合金保持了MgCu2型立方Laves相结构，合金化元素Co富集在富稀土相中。合金的内禀磁性发生改变：自旋再取向温度Tr由-28℃急剧下降为-78℃，具有更低的应用温度下限；居里温度Tc由378℃提高到420℃，有利于改善高温时的磁致伸缩稳定性；同时Co替代Fe部分补偿了由于Tb/Dy比例提高所增大的磁晶各向异性。Co元素添加降低了合金沿方向的磁致伸缩λ111，但3d能带填充状态的改变使沿方向的磁致伸缩λ100增大。Tb0.36Dy0.64(Fe0.85Co0.15)1.95合金在-60℃~120℃范围内具有较好的磁致伸缩性能。采用区熔定向凝固技术，以240mm/h生长速度制备的Tb0.36Dy0.64(Fe0.85Co0.15)1.95晶体具有轴向择优取向，符合单{111}孪晶系生长机制，在15MPa预压应力下具有良好的磁致伸缩“跳跃效应”和超过1500×10-6的饱和磁致伸缩量。Co元素添加后，合金在3.5%NaCl水溶液中的自腐蚀电位升高，电偶腐蚀倾向降低，腐蚀电流密度减小，浸泡腐蚀寿命和浸泡磁致伸缩性能均得到显著提升，耐腐蚀性能得到改善。

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