具有负的超磁致伸缩合金Sm-R-Fe（R=Dy,Nd）系相图及其合金的磁致伸缩性能研究

稀土-铁超磁致伸缩材料可在许多高新技术中应用，被视为提高国家高科技竞争力的战略性功能材料。课题依据负的超磁致伸缩Sm-R-Fe(R=Dy,Nd)合金的冶金特性和磁致伸缩理论，提出Sm-R-Fe合金的制备科学问题是制约材料发展的关键性科学问题。通过研究Sm-R-Fe系的相关系和合金的结晶规律，确立Sm-R-Fe三元系合金的等温截面、SmFe2-RFe2系的变温截面和(Sm,R)Fe2相区的变温截面，可为解决Sm-R-Fe合金的制备问题提供基本参数与指导。课题研究(Sm,R)Fe2合金在不同热处理工艺条件下的显微组织，测试不同温度和压力下的(Sm,R)Fe2 合金的磁致伸缩性能，研究(Sm,R)Fe2 合金的成分、结构和磁致伸缩性能之间的变化关系，探索合金的磁化过程机制。.通过研究可为解决负的超磁致伸缩Sm-R-Fe合金的关键性科学问题做出贡献，为发展稀土超磁致伸缩材料及稀土磁性材料提供指导。

根据课题的研究计划，结合稀土磁致伸缩材料的探索，主要开展了以下研究工作：. 1）确定了Sm-Dy-Fe三元系的800℃等温截面和Sm-Nd-Fe三元系的500℃等温截面。Sm-Dy-Fe 三元系800℃等温截面含有6个单相区，7个两相区和3个三相区。Sm-Nd-Fe三元系500℃等温截面含有7个单相区，8个两相区和4个三相区。. 2）确定了SmFe2-RFe2 (R=Dy, Nd) 变温截面和(Sm0.86R0.14)Fex (1.6 ≤ x ≤ 2.4) 的变温截面。Sm-Dy-Fe 三元系SmFe2−DyFe2变温截面含有2个单相区, 2个两相区, 1个三相区; (Sm0.86Dy0.14)Fex 变温截面含有 2个单相区, 5 个两相区, 1 个三相区。Sm-Nd-Fe 三元系SmFe2−NdFe2变温截面含有2个单相区, 4个两相区, 7个三相区; Sm-Nd-Fe 三元系的(Sm0.88Nd0.12)Fex 变温截面含有 2个单相区, 5个两相区, 2个三相区。. 3）研究了磁场退火对(Sm,R)Fe2棒状合金的磁致伸缩性能影响。发现磁场退火对(Sm,R)Fe2 棒状合金的磁化强度与磁致伸缩具有重要影响，使具有负的磁致伸缩合金的磁致伸缩数值明显增加。采用Jiles–Atherton模型和磁畴理论分析了合金的磁致伸缩随磁场的变化关系，发现棒状合金的磁致伸缩与磁化强度之间约为线性关系。研究了合金的磁化过程，从理论上解释了磁致伸缩性能的变化机制。. 4) 研究了应力对Sm-Dy-Fe棒状复合材料的磁致伸缩性能影响。发现当压应力小于20 MPa时，棒状复合材料的磁致伸缩随应力增加变化很小，预示着具有负的磁致伸缩棒状Sm-Dy-Fe复合材料磁致伸缩特性不能用简单的应力磁化模型进行描述。棒状复合材料的磁致伸缩与磁化强度符合抛物线变化关系，磁化过程主要涉及磁畴转动过程。. 同时项目还对Fe-Ga等磁致伸缩材料的特性及应用进行了研究，取得的研究结果对于磁致伸缩材料的发展及应用具有重要意义。. 以上研究结果在期刊发表论文14篇，会议发表论文8篇，接收待发表论文4篇，申请发明专利3项，实用新型专利2项。培养博士生2人，硕士生6人，课题组共有4人次参加国际学术会议，8人次参加全国学术会议，圆满完成了项目的预期计划。