稀土RE-Mn-Fe体系相图及稀土对MnFe合金磁致伸缩性能的影响

In this project, the isothermal sections of the phase diagram of RE-Mn-Fe (RE=Pr, Tb, Dy, Gd) systems will be determined. The effect of the rare-earth elements on the crystal structure, magnetic phase transition and giant magnetostrictive characteristics of MnFe alloys will be investigated,and the interrelationship among γaustenite -εmartensite structural phase transition, antiferromagnetic phase transition and magnetostrictive effect will be explored, in order to clarify the existing fuzzy mechanism for the giant magnetostrictive properties of the γ-MnFe alloys. By making use of the unique 4f electronic structure of the rare earth and the preparation techniques, such as spark plasma sintering (SPS) and high undercooling directional solidification, the γ-MnFe alloys with large magnetostrictive coefficient and low saturation magnetic field will be prepared,in order to develope new and efficient magnetostrictive materials and promote their applications in device. The outcome of these research will provide valuable experimental data and theoretical base for the design of novel rare-earth-MnFe functional materials.

测定稀土RE-Mn-Fe（RE=Pr、Tb、Dy、Gd）体系相图，系统研究稀土元素对MnFe合金晶体结构、磁相变和超磁致伸缩性能的影响，探讨合金的磁致伸缩性能与γ奥氏体-ε马氏体结构相变和反铁磁转变之间的内在关联性，澄清γ-MnFe合金产生超磁致伸缩性能的现有模糊理论，并结合稀土独特的4f电子层结构和放电等离子烧结（SPS）、深过冷定向凝固等材料制备技术，制备大磁致伸缩系数、低饱和磁场的γ-MnFe合金，开发新型、高效的磁致伸缩材料，推动γ-MnFe合金在超磁致伸缩器件中的应用。本项目的完成可为科学设计γ-MnFe超磁致伸缩合金提供科学的实验数据和理论依据。

本项目测定了稀土RE-Mn-Fe（RE=Pr、Tb、Dy、Gd）体系在700℃、800℃等温截面相图，系统研究稀土元素对MnFe合金晶体结构、磁相变和超磁致伸缩性能的影响，探讨合金的磁致伸缩性能与γ奥氏体-ε马氏体结构相变和反铁磁转变之间的内在关联性，并结合稀土独特的4f电子层结构和放电等离子烧结（SPS）、氩弧熔炼技术，在低饱和磁场下获得了约350ppm的磁致伸缩系数的γ-MnFe合金，开发了一种新型的磁致伸缩材料，推动γ-MnFe合金在超磁致伸缩器件中的应用。并研究了体系中17：2、23：6、12：1、2：1、3：1等金属间化合物的晶体结构和晶体学参数，以及磁热效应等。本项目的完成不仅为科学设计γ-MnFe超磁致伸缩合金提供科学的实验数据和理论依据，而且发现了2：1、17：2等稀土过渡族金属化合物的磁热性能、吸氢性能等特性，丰富了该类材料的性能。发表论文19篇，其中SCI收录12篇，EI收录5篇；申请发明专利3项，培养硕士毕业研究生5人，培养青年骨干教师3人，并与荷兰代尔夫特理工大学（Delft University of Technology）、日本静冈大学（Shizuoka University）、杭州电子科技大学、贵州师范大学建立了良好的合作关系。