稀土元素对FeGa合金性能影响机理研究

Fe-Ga alloy is a new type of magnetostrictive material, it has characteristics of low saturation magnetization field, high magnetic permeability, high strength, small hysteresis and great application potential, however the magnetostrictive property is low, research shows that adding Al, B, Si and rare earth microelement can improve the magnetostrictive property, our team previous research results of adding RE into Fe-Ga alloy also indicates RE can improve the property, because of it's controversial about existence form and evolution regularity of RE in the alloy and it effects on magnetostriction coefficient, related magnetism, physical and mechanical properties, there is no theoretical basis about adding RE type and content. This project intends to research existence form and evolution regularity of RE educt effect on microstructure, crystal structure and orientation changes, choose appropriate types and content of RE and research the influence of RE in FeGaRE alloy to mechanical properties and deformation quantity to magnetostrictive property, explore and reveal the principle of RE effects on magnetostrictive property, related magnetism, physical and mechanical properties, providing theoretical basis for application development.

Fe-Ga合金是一种新型的磁致伸缩材料，该材料饱和磁化场较低，导磁率较高，强度高，滞后小，温度系数小，应用潜力巨大，但该材料磁致伸缩性能偏低，研究显示通过添加Al、B、Si及稀土微量元素可以提高合金的磁致伸缩性能，本课题组前期在FeGa合金中添加不同稀土的研究结果也表明，稀土可以提高合金的磁致伸缩性能，但是稀土元素在合金中的存在形式和演变规律以及对磁致伸缩系数和相关磁学、物理及机械性能的影响存在争议，因此稀土元素加入种类及含量控制无理论依据。本项目拟通过研究在FeGaRE合金中稀土析出物的存在形式及其演变,对合金微观组织、合金晶体结构与取向变化的影响，选择合适的稀土种类及含量，研究FeGaRE合金稀土对力学性能的影响、形变量对磁致伸缩性能的影响，探究和揭示稀土元素对磁致伸缩性能、相关磁学和物理性能以及合金加工性能的影响机理，为Fe-Ga合金的应用开发提供理论依据。

FeGa合金是一种新型磁致伸缩材料，该材料饱和磁化场较低，导磁率较高，强度高，滞后小，温度系数小，应用潜力巨大，但该材料磁致伸缩性能偏低，研究显示通过添加Al、B、Si及稀土元素可以提高合金的磁致伸缩性能，目前稀土元素在合金中的存在形式和演变规律以及对磁致伸缩系数和相关磁学、物理及机械性能的影响存在争议，需要进一步研究为FeGa合金的应用开发提供理论依据。. 因此课题主要研究内容有：FeGaRE合金中析出物存在形式与演变规律，析出物对磁致伸缩性能及其他磁学与物理性能的影响；FeGaRE合金的结晶状态与晶体取向，添加不同稀土元素及含量对FeGaRE合金显微组织结构影响；并与不添加稀土元素的FeGa合金比较，添加不同稀土元素FeGaRE合金的磁致伸缩性能变化规律及力学性能等的影响。. 数据总结得知铸态、轧态Fe83Ga17REx系列合金均为bcc结构，XRD图谱为（110）、（200）、（211）三个主峰，稀土元素促进合金沿<100>晶向择优取向。.添加稀土元素有细化晶粒的作用，稀土添加越多，晶粒越细小，枝状晶越“密集”；热轧后的Fe83Ga17REx系列合金，晶粒组织为沿轧制方向的细长晶粒。稀土易富集在晶界，不易弥散于晶粒内，由于原子尺寸的差距，稀土不易固溶于基体内，而是形成富稀土相。. 绝多数情况下少量添加稀土元素可以极大提高合金的性能，这可能是因稀土改善合金的取向，或者是形成Fe2Tb等磁致伸缩很高的析出相，从而提高合金的磁致伸缩系数。. 不同稀土元素添加对合金的力学性能影响不同，各种拉伸及压缩实验积累了大量的数据，为Fe83Ga17REx系列合金加工成型等积累了丰富的经验。