PDF《定向凝固生长对》

定向凝固生长对 +,) 合金磁感生应变的影响! 郭世海!) 张羊换!) 赵增祺#) 李健靓!) 王新林!) !) (钢铁研究总院功能材料所, 北京 !$$$%!) #) (包头稀土研究院, 包头 $!&

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年(月%日收到;

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年%月!) 日收到修改稿) 采用定向凝固技术制备多晶合金, 使合金获得择优取向, 并研究这种择优取向对磁感生应变的影响* 研究结果 表明, 多晶 +,-.

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2 34, 56) 合金定向凝固生长以后, 在一定晶体学方向上发生择优取向, 可以显著提高 合金的磁感生应变值*在同等大小的磁场下, 定向凝固试样的磁感生应变值比铸态试样的应变值高出很多, 特别是 在高磁场下 (

7 $8)3) , 定向凝固试样的磁感生应变值约为相同成分的铸态试样的 # 倍* 所以, 定向凝固工艺是制备 具有择优取向晶体并获得大磁感生应变的一种有效方法* 关键词:+,-./-01 合金, 定向凝固, 磁感生应变, 形状记忆合金 9, :&

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! 国家高技术研究发展计划 (批准号: 资助的课题 * =-61,>

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* EA6 !8 引言磁性形状记忆合金 +,-./-01 是兼有铁磁性和 热弹性马氏体相变的新型功能材料, 在磁场控制下 可以产生大输出应变和应力, 以及具有快速响应频 率和可精确控制的综合特性, 有望成为新一代驱动 器和传感器材料而受到人们的广泛关注* 目前, 人们对 +,-./-01 单晶合金研究得较多, 并取得了很大进展 [!―&

] *有文献报道, 单晶样品在无 应力作用下的磁感生应变可达 :F [)] , 应力作用下 的磁感生应变可达 G8&

F [:] , 磁场增强的双向形状 记忆效应可高达 &

F [(, %] * 但是由于单晶的生长制备 工艺复杂, 生产成本高, 不利于规模生产, 且生长后 的单晶成分不均匀 [G] , 造成其马氏体相变及磁感生 应变性能的不稳定, 不能很好地满足实际应用的需 要*本文采用定向凝固技术制备多晶合金, 使合金获 得择优取向, 并研究这种择优取向对磁感生应变的 影响, 探索在多晶材料中获得大磁感生应变的途径* #8 实验方法 实验样品的名义成分为 01!G (1HF) , 并 在此成分基础上添加微量的稀土元素

34 和56 (相 应的减少

01 元素的含量) 制备成分为 01!% 34! 和01!% 56! (1HF) 的试样* 制备样品的原 料是纯度为 GG8G)F (IHF) 的+,,

./, 01,

34 和56 纯金属*实验样品首先采用水冷铜坩埚真空电弧炉 在氩气氛保护下熔炼, 为保证成分均匀, 反复翻转重 熔&

次, 浇注成! G66 J %$66 的圆柱锭*然后取一半 铸锭在自行研制的定向晶体生长炉中进行定向凝固 生长, 晶体在真空充氩气保护条件下利用感应线圈 加热, 生长温度为 !#('

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, 生长速度为 '

66K6,/*最后 把铸态和定向凝固试样在真空充氩气保护下退火处 理, 使合金成分均匀化及原子高度有序排列, 退火温 度为 !!#'

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, 保温 #&

C, 在冰水中急冷* 测量试样在不同温度下的交流磁化率, 确定马 氏体相变温度和居里温度, 所用试样尺寸为 !66 J !66J #66, 交流磁场为 '

G(8G ,OB-NP!($$ 型Q射线 衍射仪测定合金的晶体取向关系, 射线源为 R@# * 磁感生应变的测量采用金属栅应变片和静态电阻应 变仪, 试样尺寸为 )66 J )66 J !$66, 沿平行于定 向凝固生长的方向粘贴应变片并施加外加磁场* 第)'

卷第)期#$$&