强织构高性能FeGa磁致伸缩合金薄板研究

新型FeGa磁致伸缩合金具有应用磁场低和磁致伸缩线性度好的特点,在深海探测和航空航天高精度微位移控制等高技术领域有重要应用前景。涡流损耗严重一直是阻碍该合金在高频条件下应用的瓶颈问题，制备FeGa合金薄板已经成为该领域研究热点。目前，国际上普遍采用定向切片和热轧两种方法。然而，由于FeGa合金塑性较低，定向切片后续处理极易破碎；热轧很难通过大塑性变形形成强<001>织构，导致磁致伸缩性能难以提高。本课题提出"纯金属冷轧+高温扩散"的研究思路，以Fe、Ga两种纯金属薄板"三明治"结构进行大变形冷轧，先在纯Fe中形成强织构，然后通过高温扩散得到具有强织构的FeGa合金，进而获得高磁致伸缩性能FeGa合金薄板。揭示大变形冷轧"三明治"结构中Fe的强织构形成规律，明确Ga元素的高温扩散传输过程，阐明FeGa薄板中相形成与演变机制，及其与磁致伸缩性能关系，制备出强织构高性能FeGa磁致伸缩合金薄板。

FeGa合金是一种新型磁致伸缩材料,在深海探测等高技术领域具有重要的应用前景。然而涡流损耗严重一直是阻碍该合金在高频条件下应用的瓶颈问题，因此制备FeGa合金薄片已经成为近期该领域研究热点。本项目从材料的微量合金化入手，通过在FeGa二元合金中添加NbC、TaC、B等，提高了铸态合金的力学性能和磁致伸缩，在碳化物的掺杂过程中，发现溶解的碳化物以晶须的形式在基体的晶界析出，形成了以碳化物晶须增强FeGa复合材料。研究了在不同热处理条件下Fe-Ga-B合金薄板的再结晶、织构演化及磁致伸缩性能。发现热处理温度和保温时间对薄板的再结晶组织、织构演化及磁致伸缩性能有很大的影响。在初次再结晶阶段，消耗α 织构 <110>∥RD 和 γ 织构 <111>∥ND这两种织构，η 织构<100>RD织构逐渐增加。在晶粒正常长大阶段，这三种主要织构比例相当，均匀分布。在晶粒异常长大阶段，η 织构<100>RD织构继续增加。对应热处理过程，磁致伸缩变化分为三个阶段，先是磁致伸缩性能快速增加区，再磁致伸缩性能趋于稳定的稳定区，随后是磁致伸缩性能的快速增长区。在1200℃保温时间2h处，形成了强的立方织构(100)<100>，继续增加保温时间，织构又转变为γ 织构 <111>∥ND织构。且磁致伸缩存在峰值，在1200℃保温2h处磁致伸缩性能最高，达到136ppm。最终确定了在FeGa合金磁致伸缩合金薄片中再结晶组织、织构演化及磁致伸缩性能的关系，制备出强织构高性能的FeGa磁致伸缩片材。