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感生各向异性对TbDyFe取向晶体压磁效应作用研究

作　者: 亓瑞磊
导　师: 严密
学　校: 浙江大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: Tb-Dy-Fe 磁场热处理 感生各向异性 磁致伸缩效应 压磁效应
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


立方Laves相TbDyFe合金是一种超磁致伸缩材料,能够实现机械能与电磁能的快速转换,拥有大应变、高能量密度、快速响应等特性,在传感器、作动器和执行器等系统中具有广泛应用前景,被视为21世纪战略性新材料。磁场热处理可调控TbDyFe材料的初始磁畴分布状态,感生各向异性,从而改善磁致伸缩和压磁响应。本文对<110>取向Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金棒进行离轴磁场热处理,采用磁力显微镜观察了磁场热处理前后的磁畴形貌演变,用力磁耦合设备测量了磁致伸缩和压磁系数,探讨了磁热感生各向异性对磁致伸缩性能及压磁系数的作用机理。主要结果如下：<110>取向Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金棒放在与轴向成35°夹角的0.3 T外磁场中进行热处理后,无预压应力时的饱和磁致伸缩值λs由热处理前的1023 ppm提高到1650 ppm;预压应力小于20 MPa时,磁场热处理后的样品表现出显著的磁致伸缩“跳跃”效应,当预压应力为20 MPa时,λs可达2310 ppm;磁场热处理后的样品在较低的预压应力下在更低磁场时就可以获得最大的d33,即能获得较优的磁致伸缩性能；磁场热处理促进了非180°畴变,减少了180°畴变,这是磁致伸缩性能提高的主要原因。磁场热处理增强了<110>取向Tb0.3Dy0.7Fe1.95晶体的压磁效应。磁场热处理后,在40 MPa压应力下的磁感应强度由0.354 T提高到0.43 T,增大了21.5%；最大压磁系数d33由18.86×10-3T/MPa提高到19.92×10-3T/MPa,提高了5.6%；零偏置磁场中的达到最大压磁系数d*33的临界应力也有所降低。但是,最大压磁系数d*33对应的偏置磁场略有增大,由0.019 T增大到0.046 T。此外,随偏置磁场增大,最大压磁系数d*33对应的临界应力逐渐增大。本文基于磁畴翻转过程,从磁场和应力两个方面分析了感生各向异性对压磁效应的作用机理。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-22
  1.1 压磁效应  10-11
  1.2 压磁材料概述  11-15
    1.2.1 铁氧体  11-12
    1.2.2 铁基非晶  12-13
    1.2.3 铁磁形状记忆合金  13-14
    1.2.4 Terfenol-D超磁致伸缩材料  14-15
  1.3 Terfenol-D材料的压磁效应  15-21
    1.3.1 Terfenol-D材料的特点  15
    1.3.2 Terfenol-D材料压磁效应的研究现状  15-17
    1.3.3 Terfenol-D材料基于压磁效应的应用  17-18
    1.3.4 磁场热处理对Terfenol-D性能的影响  18-21
  1.4 本文的选题意义和研究内容  21-22
第二章 实验方法  22-28
  2.1 取向合金制备  23
  2.2 磁场热处理  23-24
  2.3 微观组织与磁畴观察  24-26
    2.3.1 金相组织观察  24
    2.3.2 X射线衍射分析(XRD)  24-25
    2.3.3 磁畴显微观察  25-26
  2.4 磁测量  26-28
    2.4.1 磁致伸缩测量  26-27
    2.4.2 压磁曲线测量  27-28
第三章 磁场热处理TbDyFe取向晶体的磁畴与磁致伸缩  28-39
  3.1 引言  28
  3.2 实验  28-29
  3.3 实验结果与讨论  29-38
    3.3.1 择优取向和微观组织  29-31
    3.3.2 磁畴形貌  31-32
    3.3.3 磁致伸缩  32-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章 磁场热处理TbDyFe取向晶体的压磁效应  39-53
  4.1 引言  39
  4.2 实验  39-40
  4.3 结果与讨论  40-51
    4.3.1 压磁曲线  40-43
    4.3.2 压磁系数  43-48
    4.3.3 讨论  48-51
  4.4 本章小结  51-53
第五章 结论  53-54
参考文献  54-58
致谢  58-59
个人简历  59-60
攻读学位期间发表的学术论文  60

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 功能材料
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