D0I:10.13374/i.issnl001t03.2009.10.004 第31卷第10期 北京科技大学学报 Vol.31 No.10 2009年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0t.2009 硼和铬对多晶Fes3Ga17合金磁致伸缩和室温力学性能的 影响 李纪恒高学绪朱洁李洁张茂才 北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083 摘要研究了添加B和Cr对多晶Fe83Ga17合金磁致伸缩和拉伸力学性能的影响.结果表明：在Fe8sGa17合金中添加原子分 数1%的B,不仅提高了合金的磁致伸缩性能，而且还大幅提高了合金的室温力学性能，抗拉强度达到548MPa,延伸率达到 3.56%.B元素以F2B相的形式偏聚在晶界，细化了合金晶粒，增加了合金晶界结合力，抑制了沿晶脆断.添加原子分数2% 的Cr,Cr固溶在Fe83Ga17合金中，同时提高了合金的磁致伸缩性能和室温力学性能，(Fe83Gar7)%Cr2合金最大磁致伸缩系数达 到7×10-5，延伸率也较Fe83Ga17合金有所增加，达到0.6%. 关键词铁镓合金：硼：铬：磁致伸缩：力学性能 分类号TG132.27:TG113.25 Effect of boron and chromium on magnetostriction and mechanical properties of polycrystalline Fes3Gai7 alloy LI Ji-heng.GAO Xue-xu:ZHU Jie,Li Jie,ZHANG Mao-cai State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACI The effects of B and Cr additions on the magnetostriction and mechanical properties of polyerystalline Fe83Gan7 alloy were investigated.It was found that 1%(atom fraction)addition of B increased the magnetostriction of the FeasGan7 alloy and im- proved the room temperature ductility and tensile strength.Compared with the Fe83Gan7 alloy.the elongation and tensile strength of the (Fe83Gai7)99B1alloy increased to 3.56%and 548 MPa.respectively.The element of B precipitated at grain boundaries in the form of Fe2B,resulted in that the grains refined and the grain boundary cohesion increased.so that granular fracture was inhibited. The element of Cr dissolved as Cr atoms in the matrix FessGai7 alloy.The 2%(atom fraction)addition of Cr improved both the magnetostriction and room temperature mechanical properties of the Fe83Ga17 alloy.The maximum magnetostriction and elongation of the (Fe8sGa)Cr2 alloy were 7X10-and 6%respectively. KEY WORDS Fe-Ga alloy:boron,chromium:magnetostriction:mechanical properties FeGa合金（又称Galfenol)是一种新型磁致伸 机械加工和器件设计都有重要影响，因此迫切需要 缩材料，自2O00年Guruswamy等)发现FeGa合 开展这方面的工作. 金具有较高磁致伸缩性能以来，相关领域的研究者 目前，一些研究肯定了Fe一Ga合金的力学性 针对FeGa合金开展了广泛的研究，研究内容已涵 能，与稀土超磁致伸缩TbDyFe合金材料相比，Fe一 盖材料的物理特性、组织结构和工艺)，并取得很 Ga合金的强度可达500MPa,且具有一定的塑性， 大进展，近年来还开展了声学响应]和器件设计开 可热轧.Kellogg等可在对单晶Fes3Ga17合金力学性 发方面的工作，但研究还不够深入·同时，对F一 能的研究中发现，沿晶体[100]方向的拉伸强度达 Ga合金力学性能的研究较少，而力学性能对材料的 515MPa,延伸率达2%.在对多晶feCa合金力学 收稿日期：2008-12-01 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。·50775015) 作者简介：李纪恒(1982一)，男，博士研究生；朱洁(1965一)，女，教授，博士生导师，E-mail:jiezhu(@slu减bedu~cm硼和铬对多晶Fe83Ga17合金磁致伸缩和室温力学性能的 影响 李纪恒 高学绪 朱 洁 李 洁 张茂才 北京科技大学新金属材料国家重点实验室‚北京100083 摘 要 研究了添加 B 和 Cr 对多晶 Fe83Ga17合金磁致伸缩和拉伸力学性能的影响．结果表明：在 Fe83Ga17合金中添加原子分 数1％的 B‚不仅提高了合金的磁致伸缩性能‚而且还大幅提高了合金的室温力学性能‚抗拉强度达到548MPa‚延伸率达到 3∙56％．B 元素以 Fe2B 相的形式偏聚在晶界‚细化了合金晶粒‚增加了合金晶界结合力‚抑制了沿晶脆断．添加原子分数2％ 的 Cr‚Cr 固溶在 Fe83Ga17合金中‚同时提高了合金的磁致伸缩性能和室温力学性能‚（Fe83Ga17）98Cr2 合金最大磁致伸缩系数达 到7×10－5‚延伸率也较 Fe83Ga17合金有所增加‚达到0∙6％． 关键词 铁镓合金；硼；铬；磁致伸缩；力学性能 分类号 TG132∙27；TG113∙25 Effect of boron and chromium on magnetostriction and mechanical properties of polycrystalline Fe83Ga17 alloy LI J-i heng‚GA O Xue-xu‚ZHU Jie‚Li Jie‚ZHA NG Mao-cai State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT T he effects of B and Cr additions on the magnetostriction and mechanical properties of polycrystalline Fe83Ga17 alloy were investigated．It was found that 1％ （atom fraction） addition of B increased the magnetostriction of the Fe83Ga17 alloy and im￾proved the room temperature ductility and tensile strength．Compared with the Fe83Ga17alloy‚the elongation and tensile strength of the （Fe83Ga17）99B1 alloy increased to 3∙56％ and 548MPa‚respectively．T he element of B precipitated at grain boundaries in the form of Fe2B‚resulted in that the grains refined and the grain boundary cohesion increased‚so that granular fracture was inhibited． T he element of Cr dissolved as Cr atoms in the matrix Fe83Ga17 alloy．T he2％ （atom fraction） addition of Cr improved both the magnetostriction and room temperature mechanical properties of the Fe83Ga17alloy．T he maximum magnetostriction and elongation of the （Fe83Ga17）98Cr2alloy were7×10－5and0∙6％‚respectively． KEY WORDS Fe-Ga alloy；boron‚chromium；magnetostriction；mechanical properties 收稿日期：20081201 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No．50775015） 作者简介：李纪恒（1982－）‚男‚博士研究生；朱 洁（1965－）‚女‚教授‚博士生导师‚E-mail：jiezhu＠skl．ustb．edu．cn Fe－Ga 合金（又称 Galfenol）是一种新型磁致伸 缩材料．自2000年 Guruswamy 等［1］发现 Fe－Ga 合 金具有较高磁致伸缩性能以来‚相关领域的研究者 针对 Fe－Ga 合金开展了广泛的研究‚研究内容已涵 盖材料的物理特性、组织结构和工艺［2］‚并取得很 大进展．近年来还开展了声学响应［3］和器件设计开 发［4］方面的工作‚但研究还不够深入．同时‚对 Fe－ Ga 合金力学性能的研究较少‚而力学性能对材料的 机械加工和器件设计都有重要影响‚因此迫切需要 开展这方面的工作． 目前‚一些研究肯定了 Fe－Ga 合金的力学性 能‚与稀土超磁致伸缩 TbDyFe 合金材料相比‚Fe－ Ga 合金的强度可达500MPa‚且具有一定的塑性‚ 可热轧．Kellogg 等［5］在对单晶 Fe83Ga17合金力学性 能的研究中发现‚沿晶体［100］方向的拉伸强度达 515MPa‚延伸率达2％．在对多晶 Fe－Ga 合金力学 第31卷 第10期 2009年 10月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．10 Oct．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．10．004