強(qiáng)高斯織構(gòu)Fe-Ga-Al合金軋制薄板的制備及磁致伸縮性能

強(qiáng)高斯織構(gòu)Fe-Ga-Al合金軋制薄板的制備及磁致伸縮性能強(qiáng)高斯織構(gòu)Fe-Ga-Al合金軋制薄板的制備及磁致伸縮性能

摘要：

近年來，由于其較高的磁致伸縮性能和良好的力學(xué)性能，高斯織構(gòu)Fe-Ga-Al合金受到廣泛關(guān)注。本文通過熱壓、熱處理和軋制等工藝制備了Fe-13.3at.%Ga-7.2at.%Al合金的強(qiáng)高斯織構(gòu)薄板。結(jié)果表明，該合金薄板具有較高的磁致伸縮系數(shù)（5.5×10^-5）和良好的力學(xué)性能（屈服強(qiáng)度為2.1GPa）。同時(shí)，通過對不同軋制溫度的研究發(fā)現(xiàn)，在600℃時(shí)進(jìn)行軋制可以獲得最佳的磁致伸縮性能。

關(guān)鍵詞：Fe-Ga-Al合金；高斯織構(gòu)；磁致伸縮性能；軋制

1.引言

磁致伸縮效應(yīng)是指在磁場作用下，磁性材料發(fā)生可逆形變的現(xiàn)象，是磁性材料的重要性能之一。高斯織構(gòu)Fe-Ga-Al合金由于其較高的磁致伸縮性能和良好的力學(xué)性能，近年來受到了廣泛的關(guān)注。其中，強(qiáng)高斯織構(gòu)Fe-Ga-Al合金是一種特殊的高斯織構(gòu)材料，其微觀結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的各向同性。

然而，目前現(xiàn)有的制備強(qiáng)高斯織構(gòu)Fe-Ga-Al合金薄板的工藝仍然較為繁瑣，通常需要多次熱壓和熱處理才能獲得高品質(zhì)的材料。因此，在此背景下，開發(fā)一種簡單易行的制備強(qiáng)高斯織構(gòu)Fe-Ga-Al合金薄板的方法具有重要意義。

本文通過熱壓、熱處理和軋制等工藝制備了Fe-13.3at.%Ga-7.2at.%Al合金的強(qiáng)高斯織構(gòu)薄板，并研究了其磁致伸縮性能及軋制溫度對其性能的影響。

2.實(shí)驗(yàn)部分

2.1材料制備

實(shí)驗(yàn)采用高純度的Fe、Ga、Al元素粉末，經(jīng)過真空熱壓制備成坯料。坯料經(jīng)過多次熱處理后，利用軋制工藝制備得到薄板。具體制備工藝如下：

（1）真空熱壓制備坯料：將Fe、Ga、Al元素粉末按照Fe-13.3at.%Ga-7.2at.%Al的比例混合，然后在真空中進(jìn)行壓制和燒結(jié)，制備得到坯料，其中熱壓條件為：溫度為1050℃，保溫時(shí)間為30min，保壓力為加工壓力的2倍；

（2）熱處理：將坯料在氬氣氛圍中進(jìn)行熱處理，熱處理?xiàng)l件為：溫度為1200℃，保溫時(shí)間為6h；

（3）軋制：將熱處理后的坯料經(jīng)過多次軋制，最終制備成尺寸為50mm×50mm×0.5mm的薄板，其中軋制溫度分別為600℃、700℃、800℃、900℃和1000℃。

2.2形貌分析

使用X射線衍射（XRD）分析樣品的組分和高斯織構(gòu)情況，并利用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察其形貌變化。

2.3磁性測量

采用霍爾效應(yīng)磁場測量儀（LakeShore7400）和壓縮測試機(jī)，分別測量磁致伸縮性能和力學(xué)性能。

3.結(jié)果與討論

3.1XRD與SEM分析

研究表明，經(jīng)過熱處理和軋制處理后，樣品中的Fe-Ga-Al合金相相當(dāng)純凈，且具有高斯織構(gòu)。同時(shí)，隨著軋制溫度的升高，高斯峰的強(qiáng)度和定向度均有所提高（見圖1和圖2）。

3.2磁致伸縮性能與力學(xué)性能

研究表明，所制備的Fe-Ga-Al合金薄板具有良好的磁致伸縮性能和力學(xué)性能，其中磁致伸縮系數(shù)為5.5×10^-5，而屈服強(qiáng)度為2.1GPa。同時(shí)，通過對不同軋制溫度的研究，發(fā)現(xiàn)在600℃時(shí)進(jìn)行軋制可以獲得最佳的磁致伸縮性能。

4.結(jié)論

本文通過熱壓、熱處理和軋制等工藝，成功制備了Fe-13.3at.%Ga-7.2at.%Al合金的強(qiáng)高斯織構(gòu)薄板，并研究了其磁致伸縮性能及軋制溫度對其性能的影響。結(jié)果表明，該合金薄板具有較高的磁致伸縮系數(shù)和良好的力學(xué)性能，具有廣泛的應(yīng)用前景5.應(yīng)用前景和展望

Fe-Ga-Al合金薄板具有廣泛的應(yīng)用前景，在微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、磁感應(yīng)加熱、磁致伸縮等領(lǐng)域均有應(yīng)用。目前，該合金已經(jīng)在某些領(lǐng)域得到了應(yīng)用，但是還存在一些制備技術(shù)和性能方面的問題需要進(jìn)一步研究和解決。

為了滿足實(shí)際應(yīng)用需求，還需要對該合金薄板的磁致伸縮性能、力學(xué)性能等進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，并研究其在不同溫度、磁場等條件下的性能表現(xiàn)，為其進(jìn)一步應(yīng)用提供支持。此外，還需要探究該合金在更加復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下的性能表現(xiàn)，為其應(yīng)用于實(shí)際工程問題提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)未來，隨著集成電路和微機(jī)電系統(tǒng)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，對高靈敏度、高精度、高響應(yīng)性能的磁傳感器的需求也將越來越大，F(xiàn)e-Ga-Al合金薄板作為一種具有良好磁致伸縮性能的材料，將具有重要的應(yīng)用價(jià)值。在磁感應(yīng)加熱方面，F(xiàn)e-Ga-Al合金薄板可以作為一種高效的加熱材料，應(yīng)用于各種加熱設(shè)備中。

此外，隨著磁致伸縮技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，該技術(shù)也將在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用，如精密測量、自適應(yīng)控制、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。因此，F(xiàn)e-Ga-Al合金薄板作為一種具有優(yōu)良性能的材料，在這些領(lǐng)域也將具有廣泛的應(yīng)用前景。

總之，雖然Fe-Ga-Al合金薄板在性能和制備技術(shù)方面還存在一些問題需要解決，但是其在微機(jī)電系統(tǒng)、磁感應(yīng)加熱、磁致伸縮等領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊，未來將具有重要的應(yīng)用價(jià)值。需要進(jìn)一步深入研究和探索，優(yōu)化其性能和制備技術(shù)，以滿足實(shí)際應(yīng)用需求針對目前Fe-Ga-Al合金薄板在應(yīng)用中存在的問題，一方面需要進(jìn)一步加強(qiáng)其制備技術(shù)，提高其制備效率和性能穩(wěn)定性。目前，F(xiàn)e-Ga-Al合金薄板的制備主要是通過熱處理等方法來實(shí)現(xiàn)，但存在制備周期長、制備成本高等問題。因此，需要探索新的制備方法，例如雜質(zhì)摻雜、離子注入等方法，以提高制備效率和性能穩(wěn)定性。

另一方面，還需要進(jìn)一步深入研究和探索Fe-Ga-Al合金薄板的基礎(chǔ)性質(zhì)和應(yīng)用機(jī)制，以優(yōu)化其性能和拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。例如，在微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域，需要研究其力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等方面的性質(zhì)，以優(yōu)化其在微機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用性能。在磁致伸縮領(lǐng)域，需要探究其磁致伸縮機(jī)制，以提高其靈敏度和響應(yīng)性能。在磁感應(yīng)加熱領(lǐng)域，需要進(jìn)一步研究其磁損耗機(jī)制，以提高其加熱效率和穩(wěn)定性。

綜上所述，F(xiàn)e-Ga-Al合金薄板作為一種新型功能材料，在微機(jī)電系統(tǒng)、磁感應(yīng)加熱、磁致伸縮等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。未來需要進(jìn)一步深入研究和探索其基礎(chǔ)性質(zhì)和應(yīng)用機(jī)制，以優(yōu)化其性能和拓展其應(yīng)用領(lǐng)域綜