0I:10.13374/j.1s8n1001053x.1997.01.017 第19卷第1期 北京科技大学学报 Vol19 No.1 1997年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.1997 Tbo.3Dyo7(Fe,M)1.9s合金的晶体轴向取向 与磁致伸缩性能 张茂才蒋成保赵青高学绪 史振华 北京科技大学新金属材料田家重点实验室，北京100083 摘要研究了TbDy,(Fe,-,M,5(M=M血，Al,B,Ti,x=0.03)合金在高温度梯度区熔定向凝固 过程中，晶体轴向取向、结晶形貌随晶体生长速度的变化规律和不同晶体轴向取向与磁致伸缩应 变之间的关系结果发现，晶体生长速度由低变高时，晶体由平面晶向胞状晶、胞技晶、树枝晶生 长转化.晶体也相应地由<110>，<112>变化为<110>+<113>+<112>混合轴向取向.完全的<112> 轴向取向可获得优异的磁致伸缩性能， 关键词稀土磁致伸缩材料，区熔定向凝固，晶体轴向取向 中图分类号TG132.2 Clark等发现TbDy1-Fe,x=0.27~0.35,y=1.9~1.95合金具有很高的饱和磁致 伸缩应变（亿，=1.5×10-3~2.0×10-）和低的各向异性(K1=-6×10-3J/cm).该合金 称为超磁致伸缩合金，它在水声或电声换能器技术、声纳技术、传感器技术和微位移驱动器技 术等高新技术领域有广泛的应用前景.该合金具有MgCu,型结构，是AB,型的立方Laves 相.它的<111>是易磁化方向，磁致伸缩的各向异性特别大，入：=16.41m入1和元1分别 是晶体<111>和<100>方向的磁致伸缩应变.为获得高的磁致伸缩性能，理想的情况 是制备<111>单晶或<I1l>轴向取向的多晶样品，但这是十分困难的.Verhoeven等人研 究表明Tbo,Dyo,Fe15合金以片状的树技晶生长，<112>是择优生长方向.本文对 Tb。,Dyo,(Fe,M)15合金的结晶轴向取向、，结晶形貌作进一步研究. 1实验方法 成分为Tbo:Dyo.,(Fe1-xM,)1sM=Mn,A,B,Ti等，x=0.03的母合金，用电弧炉或真 空感应炉冶炼.原材料Tb,Dy,Fe,Mn等成分（质量分数）为99.5%~99.6%.将母合金铸成 中10mm、长150mm的棒，用超高温梯度区熔定向凝固技术，使合金定向凝固.温度梯 度(G).固定为700K/cm,晶体生长速度v选用1,4,12,20和30mm/min.定向凝固棒状样品 经950~1050℃，Ar气保护热处理2h后，切取长度为50~80mm,用于测量磁致伸缩应变， 测量时可同时沿轴向施加0~10MPa的压应力.用X射线衍射仪测定晶体取向，用H-800型 透射电镜和光学显微镜观察显微组织结构， 1996-09-10收稿 第一作者男48岁高级工程师第 19 卷 第 1期 1 9 9 7年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i yt o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e ji ni g V o l . 1 9 N O 一 l F e b . 1 9 9 7 T b 。 , D v 。 , ( F e , M ) , 。 ` U 。 J , U 。 l 、 一 产 王 . / 以 合金 的 晶体轴 向取 向 与磁致 伸缩性 能 张 茂才 蒋成保 赵 青 高学绪 史振华 北京 科技 大 学新 金 属 材料 国家重 点实 验室 , 北京 10 0 0 83 摘要 研究 了 T b o 3 D y o 7 ( F e ; 一 二 M x ) 1 9 , (M 一 M n , A I , B , T i , x 一 0 . 0 3 ) 合金在高温度梯度区 熔定 向凝固 过程 中 , 晶体轴 向取 向 、 结晶形貌随晶体 生 长速度的变化规律 和不 同晶体轴 向取向与磁致伸缩应 变之 间的关系 . 结果发现 , 晶体 生长速度 由低变 高时 , 晶体 由平面 晶 向胞状 晶 、 胞 技晶 、 树枝 晶生 长转化 . 晶体也相应地 由 < 1 1 0 > , < 1 1 2 > 变化为 < 1 10 > + < 1 1 3 > + < 1 12 > 混合轴 向取 向 . 完全 的 < 1 1 2 > 轴 向取 向可 获得优异的磁致 伸缩性 能 . 关键词 稀土 磁致 伸缩材料 , 区熔定 向凝固 , 晶体轴向取 向 中图分类号 T G 1 32 .2 lC ark 等 l[, 2 ]发现 T b xD y , _ 二 F称 , 二 二 .0 27 一 .0 35 , 少 一 1 . 9 一 1 . 95 合金 具有 很 高的饱 和磁 致 伸缩应 变 扭 s 一 1 . 5 ` 10 一 ’ 一 .2 0 x or 一 ’ ) 和 低 的各 向异性 (K , - 一 6 ` 10 一 ’ J/ c m 3 ) . 该合 金 称为超 磁致 伸缩 合金 , 它在 水声 或 电声换 能器 技术 、 声纳 技术 、 传感 器技 术和微 位移驱 动器 技 术等 高 新 技 术领 域 有 广泛 的应 用 前 景 · 该 合 金具 有 M g C u Z 型 结 构 , 是 A B Z 型 的立方 L va es 相 3I] · 它 的 l< 1 1 > 是易 磁化 方 向 , 磁 致 伸缩 的各 向异性 特别 大 , 又川 一 16 · 奴 1 0。 · 又川 和 又1。。 分 别 是 晶 体 l< 1>1 和 l< 0 > 方 向 的 磁 致 伸 缩 应 变 . 为 获 得 高 的 磁 致 伸 缩 性 能 , 理 想 的 情 况 是 制 备 < 1 1 1> 单 晶 或 < 1 1>1 轴 向取 向 的多 晶样 品 , 但 这是 十分 困难 的 . v er h oe ve n 等 人’[] 研 究 表 明 T 气 3 D y0 7 eF gl , 合 金 以 片 状 的 树 技 晶 生 长 , < 1 12 > 是 择 优 生 长 方 向 · 本 文 刘 hT 03 D vyo (F e , M) , 9 , 合 金的结 晶轴 向取 向 、 结 晶形貌 作进 一步研 究 · 1 实验方法 成 分 为 T b o 3 D y 。: ( F e , 一 二 , M 二 ) , 9 , , M = M n , A I , B , T i 等 , x = 0 . 0 3 的母合金 , 用 电弧炉 或真 空感 应 炉 冶 炼 . 原 材料 T b , D y , eF , M n 等 成分 ( 质 量 分数 ) 为 9 . 5% 一 9 9 . 6 % . 将 母 合 金 铸成 中10 ~ 、 长 巧 o m m 的棒 . 用超 高 温 梯 度 区 熔 定 向凝 固技 术 , 使 合 金 定 向凝 固 . 温 度 梯 度 ( G L ) . 固定 为 7 0 0 幻 e m , 晶体生 长速 度 v 选用 l , 4 , 12 , 2 0 和 3 o m耐m i n . 定 向凝 固棒状 样 品 经 9 50 一 1 0 50 ℃ 、 A r 气保 护热 处理 Z h 后 , 切取 长度 为 50 一 80 ~ , 用于测量 磁致 伸缩 应变 , 测 量时 可 同时沿轴 向施 加 0 一 10 M P a 的压 应力 . 用 X 射线衍射 仪测 定 晶体 取 向 , 用 H 一 8 0 型 透 射 电镜 和光 学显微 镜 观察 显微 组织 结构 . 19 6 一 09 一 10 收稿 第一 作者 男 48 岁 高级工 程 师 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1997. 01. 017