。540 北京科技大学学报 2006年第6期 作用下，饱和磁致伸缩应变达到了320×106. 由FeGa的二元合金相图y知，在低Ga范围内， FeGa合金以a一Fe结构固溶体形式存在，稳定 态为无序A2相和有序的B2.D03相.淬火处理 能够增大合金的饱和磁致伸缩应变，是由于Fe一 Ga系在不同的冷却条件下，合金中出现了有序、 无序转变，形成了不同的相结构，从而改变了合金 的磁致伸缩性能.为了进一步确认热处理过程中 203040306070001000 20W) 的结构变化，对Fe3Gan合金进行了中子衍射和 差热分析实验. 图2eGa1?合金淬火处理后的中子衍射谱 Fig 2 Neutron diffraction pattern of quenched FessGan 表1FeGa,合金在不同热处理条件下磁致伸缩应变 Table 1 Magnetostrictive strain of FessGa under different heat treatments -(a) 112 热处理 不同预压力下磁致伸缩应变/106 108 条件0MPa5MPa10MPa15MPa20MPa25MPa 定向 188 223 281 283 285 287 104 炉冷 217 257 262 282 277 288 淬火232 247 279 286 318 320 100 20040060080010001200 T/T: 中子衍射实验中，为了实验的准确性，要求所 有用实验样品为没有取向和应力.实验中，选取 图3炉冷处理后e:Ga1,DSCa和TG曲线(b) 铸态Fe3Gan母合金样品，沿轴向在轴心处，切出 Fig 3 DSC(a)and TG(b)curves of furace-cooled FesGan 5.5mm×70mm的圆柱，分别经炉冷和淬火处 理后样品的中子衍射谱如图1和图2所示.图中 0.4 一(a) 显示，样品经过不同条件的热处理，合金中出现了 0.2 --(b) 102 结构的变化.淬火处理和炉冷处理后的Fe3Ga7 101 样品的DSC和TG曲线如图3和图4所示.炉冷 -0.2 处理后样品的升温曲线比较平滑，没有明显的变 04 化，表明在升温过程中合金内部没有发生明显的 -0.6 变化.淬火处理后的样品，在700℃附近出现一 2004006008010098 明显的吸热峰，吸热峰的出现反映了合金内部发 T7气： 生了某些结构的变化. 图4淬火处理后FeGa,DSC(和(b)TG曲线 Fig.4 DSC (a)ad TG(b)curves of quenched FessGa7 构和有序的L12结构组成的两相区，L12结构为 有序的面心立方FeGa相101”.但是，Ll2相的 析出过程非常缓慢，合金会以亚稳相的D03结构 存在.中子衍射和差热分析表明，Fe8sGa17在炉冷 过程中，合金中出现了相结构的变化，根据FeGa 20304050607080901001i0 合金相图判断，很有可能在炉冷过程中出现了亚 20w°) 稳的D03相结构.合金自高温经过淬火，快速冷 图1s3Ga1:合金炉冷处理后的中子衍射谱 却至室温的过程中，能够有效抑制DO3相的形 Fig.I Neutron diffraction patter of furnace cooled FesGa7 成.由表1可以看出，淬火处理可以增大Fe8Ga17 合金的磁致伸缩应变，所以Fe3Gan合金经过淬 Fex:Ga17合金在570C以上为无序的bcc结 火处理后磁致伸缩应变增大，是由于D03相的形 构，从高温缓冷至室温，合金进入由无序的bcc结 成被有效的抑制.作用下, 饱和磁致伸缩应变达到了 320 ×10 -6 . 由 Fe-Ga 的二元合金相图[ 9] 知, 在低 Ga 范围内, Fe-Ga 合金以 α-Fe 结构固溶体形式存在, 稳定 态为无序 A2 相和有序的 B2, DO3 相.淬火处理 能够增大合金的饱和磁致伸缩应变, 是由于 Fe￾Ga 系在不同的冷却条件下, 合金中出现了有序、 无序转变, 形成了不同的相结构, 从而改变了合金 的磁致伸缩性能 .为了进一步确认热处理过程中 的结构变化, 对 Fe83Ga17合金进行了中子衍射和 差热分析实验. 表 1 Fe83Ga17合金在不同热处理条件下磁致伸缩应变 Table 1 Magnetostri ctive strain of Fe83Ga17 under different heat treatments 热处理 条件 不同预压力下磁致伸缩应变/ 10 -6 0MPa 5MPa 10 MPa 15M Pa 20MPa 25MPa 定向 188 223 281 283 285 287 炉冷 217 257 262 282 277 288 淬火 232 247 279 286 318 320 中子衍射实验中, 为了实验的准确性, 要求所 有用实验样品为没有取向和应力 .实验中, 选取 铸态 Fe83Ga17母合金样品, 沿轴向在轴心处, 切出 5.5 mm ×70 mm 的圆柱, 分别经炉冷和淬火处 理后样品的中子衍射谱如图 1 和图 2 所示.图中 显示, 样品经过不同条件的热处理, 合金中出现了 结构的变化.淬火处理和炉冷处理后的Fe83Ga17 样品的 DSC 和 TG 曲线如图 3 和图 4 所示.炉冷 处理后样品的升温曲线比较平滑, 没有明显的变 化, 表明在升温过程中合金内部没有发生明显的 变化.淬火处理后的样品, 在 700 ℃附近出现一 明显的吸热峰, 吸热峰的出现反映了合金内部发 生了某些结构的变化 . 图 1 Fe83Ga17合金炉冷处理后的中子衍射谱 Fig.1 Neutron diffraction pattern of furnace-cooled Fe83Ga17 Fe83Ga17合金在 570 ℃以上为无序的 bcc 结 构, 从高温缓冷至室温, 合金进入由无序的 bcc 结 图 2 Fe38Ga17合金淬火处理后的中子衍射谱 Fig.2 Neutron diffraction pattern of quenched Fe83Ga17 图 3 炉冷处理后 Fe83Ga17DSC( a) 和 TG曲线( b) Fig.3 DSC ( a) and TG(b) curves of furnace-cooled Fe83Ga17 图 4 淬火处理后 Fe83Ga17DSC( a) 和( b) TG曲线 Fig.4 DSC ( a) and TG( b) curves of quenched Fe83Ga17 构和有序的 L12 结构组成的两相区, L12 结构为 有序的面心立方 Fe3Ga 相[ 10 11] .但是, L12 相的 析出过程非常缓慢, 合金会以亚稳相的 DO3 结构 存在 .中子衍射和差热分析表明, Fe83Ga17在炉冷 过程中, 合金中出现了相结构的变化, 根据Fe-Ga 合金相图判断, 很有可能在炉冷过程中出现了亚 稳的 DO3 相结构 .合金自高温经过淬火, 快速冷 却至室温的过程中, 能够有效抑制 DO3 相的形 成.由表1 可以看出, 淬火处理可以增大Fe83Ga17 合金的磁致伸缩应变, 所以 Fe83Ga17合金经过淬 火处理后磁致伸缩应变增大, 是由于 DO3 相的形 成被有效的抑制. · 540 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2006 年第 6 期