CN101994055B - 一种复合磁致伸缩材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有良好低场性能的复合磁致伸缩材料及其制备方法，涉及磁性材料制造领域。将稀土大磁致伸缩材料与FeGa磁致伸缩材料制备成一种新型复合磁致伸缩材料。与稀土大磁致伸缩材料相比，该复合磁致伸缩材料在保持较好高场性能的同时，具有更加良好的低场性能，同时还具有较好的机械性能。该复合磁致伸缩材料的发明，进一步拓展了该类材料的应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及磁性材料领域中的一种复合磁致伸缩材料以及该复合磁致伸缩材料的制备方法。
技术背景
上世纪70年代初期，美国Clark博士发现TbFe2、DyFe2等二元稀土化合物在室温下具有很大的磁致伸缩系数，以此为基础，发明了三元稀土化合物，其典型成分为DyxTb1-xFe2-y，它具有较低的各向异性场，很大的磁致伸缩系数，并申请了专利，专利号为US3949351。美国ETREMA公司以此为基础，在上世纪80年代使该材料商品化，其商品牌号为Terfenol-D，其代表成分为Tb0.3Dy0.7Fe1.93。继美国之后，日本、英国、瑞典等国先后开展了该类材料及应用的研究，形成了各自的特点和优势。稀土大磁致伸缩材料主要分为两类，一类是采用定向凝固工艺制备的稀土大磁致伸缩棒材，这种材料具有良好的磁致伸缩效应，最大磁致伸缩系数达到1800ppm。稀土大磁致伸缩棒材方面的专利主要有：1981年申请的专利US4308474和1983年申请的专利US4378258，主要集中在稀土磁致伸缩材料的理论和成分研究，制备工艺为水平区熔法。1986年美国专利US4609402公布了垂直区熔工艺制备稀土磁致伸缩材料。1988年美国专利US4770704公布了一种下拉工艺制备稀土大磁致伸缩材料。1989年美国专利US4818304公布了稀土大磁致伸缩棒材磁场热处理工艺。1992年美国专利US5114467公布了一种采用等离子体熔炼工艺制备稀土磁致伸缩材料。另一类是采用粉末冶金工艺制备的粘结稀土磁致伸缩材料，粘结稀土磁致伸缩材料能有效地提高材料的使用频率，具有良好的强韧性，材料能加工成各种复杂形状。关于粘结磁致伸缩材料的专利主要两个，1998年申请的专利US005792284A，主要涉及使用Terfenol-D棒材为原料制成磁致伸缩粉末，然后把粉末与粘结剂混合压制成型。2001年申请的专利US6312530B1，公布了一种制备稀土磁致伸缩材料的新工艺，主要内容包括，使用快淬法制备出磁致伸缩非晶粉末或非晶薄带，通过晶化处理形成晶粒小于100nm的(Tb，Dy)Fe2相，然后制成粘结稀土磁致伸缩材料。但无论是稀土大磁致伸缩棒材还是粘结稀土磁致伸缩材料，不足之处是低场性能低，饱和磁场高，限制了该材料的应用范围。
本世纪初，Clark等人发现FeGa合金磁致伸缩系数达到400ppm，随后此种材料成为研究热点。与稀土大磁致伸缩材料相比，FeGa合金的磁致伸缩系数要小得多，但是FeGa合金有独特的优势。FeGa合金有较好的延展性和机械加工性能，可以加工成各种复杂形状；强度高，脆性小，可以克服稀土大磁致伸材料的不足，在具有强震动、存在拉伸应力等恶劣的环境中代替稀土磁致伸缩材料和压电陶瓷使用；饱和磁场低，只有200～300Oe，对低场的响应能力强，应用中需要较低甚至不需偏置磁场；磁导率(60～200)高，与磁路具有良好的匹配性。因此是一种极具市场潜力的新材料。FeGa合金的主要专利有，中国专利CN1649183A，公开了一种FeGa磁致伸缩材料及采用区熔法制备FeGa磁致伸缩材料的方法。中国专利CN1392616A，公开了一种FeGa磁致伸缩材料及用高温度梯度快速定向凝固法或提拉法或Bridgman制备单晶或多晶FeGa磁致伸缩材料的方法。日本专利JP2003286550，公开的一种FeGa超磁致伸缩材料，采用快速凝固法制备多晶FeGa合金。美国专利WO0155687和US2003010405，公布的FeGa合金，其特点为：其制备的单晶FeGa合金为<100>轴向取向，具有较高的磁致伸缩性能，但成本较高；其采用定向凝固和定向生长工艺制备的多晶FeGa合金，虽然其磁致伸缩系数超过150×10-6，但定向凝固工艺不能控制温度梯度和冷却速度，因此晶体的结晶取向不能人为控制，很难获得较高的<100>取向；定向生长工艺可通过控制温度梯度和冷却速度得到<100>取向的FeGa合金，但需要先用电弧炉熔炼合金，然后将合金锭放到石英管内加热熔化，再定向凝固，因此工艺也较复杂。FeGa磁致伸缩材料的主要缺点是磁致伸缩系数偏低，限制了其在大功率器件中的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种兼具稀土大磁致伸缩材料和FeGa磁致伸缩材料优点的新型复合磁致伸缩材料，使该材料广泛应用于传感、能量转换和致动器领域。
本发明的另一目的是提供一种制备复合磁致伸缩材料的制备方法。
本发明的第一方面，该复合磁致伸缩材料由稀土大磁致伸缩材料和FeGa磁致伸缩材料组成，FeGa磁致伸缩材料与稀土大磁致伸缩材料的质量比为0.01-1。稀土大磁致伸缩材料的成分为RE-Fe(2+δ-y)-My，这里RE代表包括Sc、Y在内的17种稀土元素中的一种或几种，为M代表B、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Zn、Ga、Nb、Ta、W中一种或几种，-0.2≤δ≤0.2，0≤y≤1。FeGa磁致伸缩材料的成分为Fe1-x-zGaxTz，T为除Fe以外的过渡族金属元素、Be、B、Al、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、N、S、Se、包括Sc、Y在内的17种稀土元素中的一种或几种，x＝5～30at％，z＝0～15at％。
一种传感器，其特征在于所述传感器包含上述复合磁致伸缩材料。
一种致动器，其特征在于所述致动器包含上述复合磁致伸缩材料。
一种换能器，其特征在于所述换能器包含上述复合磁致伸缩材料。
本发明的第二方面，提供了二种制备复合磁致伸缩材料的方法。该方法之一包括如下步骤：
(1)上述磁致伸缩粉末的制备步骤：
a.将稀土大磁致伸缩棒材或稀土大磁致伸缩速凝片粗破，然后，使用球磨方法、盘磨方法或气流磨方法中之一将粗破的合金制成合金粉末，粉末粒度为20-800μm。稀土大磁致伸缩材料的成分为RE-Fe(2+δ-y)-My，这里RE代表包括Sc、Y在内的17种稀土元素中的一种或几种，M代表B、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Zn、Ga、Nb、Ta、W中一种或几种，-0.2≤δ≤0.2，0≤y≤1。
b.上述制备FeGa合金粉末的方法之一，将FeGa合金速凝片粗破，采用球磨方法将粗破的合金制成FeGa合金粉末，FeGa合金粉末的粒度为20-700μm。所述FeGa磁致伸缩材料成分为Fe1-x-zGaxTz，T为除Fe以外的过渡族金属元素、Be、B、Al、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、N、S、Se、包括Sc、Y在内的17种稀土元素中的一种或几种，x＝5～30at％，z＝0～15 at％。
c.上述制备FeGa合金粉末的另一方法，采用雾化制粉工艺将FeGa磁致伸缩材料直接制成FeGa合金粉末，粉末粒度为20-700μm。所述FeGa磁致伸缩材料成分为Fe1-x-zGaxTz，T为除Fe以外的过渡族金属元素、Be、B、Al、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、N、S、Se、包括Sc、Y在内的17种稀土元素中的一种或几种，其中x＝5～30at％，z＝0～15at％。
(2)制备所述新型复合磁致伸缩材料的步骤：
a.将稀土大磁致伸缩材料粉末与FeGa合金粉末按一定的质量百分比配比，FeGa磁致伸缩材料与稀土大磁致伸缩材料的质量比为0.01-1。将稀土大磁致伸缩粉末、FeGa粉末与粘结剂充分混和，粘结剂占材料整体质量的百分比为1～10％。
b.将混合粉末经压制成型方法制成粘结磁致伸缩毛坯，所述毛坯经固化处理得到粘结磁致伸缩毛坯，粘结磁致伸缩材料的织构为<110>、<112>、<100>、<111>中一种或几种。固化处理温度为50～180℃，固化处理时间为0.1～10小时。
c.将混合粉末采用注射成型方法直接制成粘结磁致伸缩材料，粘结磁致伸缩材料织构为<110>、<112>、<100>、<111>中的一种或几种。所述粘结剂为热固性粘结剂(环氧树脂、酚醛树脂等)和热塑性粘结剂(尼龙、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等)之一种。
(3)另外上述成型方法采用磁场取向成型或无磁场成型。所述磁场成型方法之一包括如下步骤：在磁场取向成型设备中预压成型，所加压力为0.1～10MPa，然后在冷等静压中最终成型，得到粘结磁致伸缩材料，所加压力为5～300MPa；所述另一磁场成型方法是在橡皮模压力机中一次磁场取向成型，所加压力为10～300MPa。
制备所述复合磁致伸缩材料的另一方法包括如下步骤：
(1)上述制备磁致伸缩合金薄片的制备步骤：
a.将稀土磁致伸缩材料装入甩带炉内，采用电弧熔炼或中(高)频感应熔炼，将熔化的金属溶液浇入旋转的铜轮，得到稀土磁致伸缩合金薄片。稀土大磁致伸缩材料的成分为RE-Fe(2+δ-y)-My，这里RE代表包括Sc、Y在内的17种稀土元素中的一种或几种，M代表B、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Zn、Ga、Nb、Ta、W中一种或几种，-0.2≤δ≤0.2，0≤y≤1。
b.上述制备FeGa合金薄片的方法为将FeGa磁致伸缩材料装入甩带炉内，采用电弧熔炼或中(高)频感应熔炼，将熔化的金属溶液浇入旋转的铜轮，得到FeGa合金薄片。所用FeGa合金成分为Fe1-x-zGaxTz，T为除Fe以外的过渡族金属元素、Be、B、Al、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、N、S、Se、稀土元素中的一种或几种，x＝5～30at％，z＝0～15at％。
(2)制备所述复合磁致伸缩材料的步骤：
将稀土大磁致伸缩材合金薄片与FeGa合金薄片以层片方式间隔式叠加起来，层片之间以粘结剂粘合，所得粘结磁致伸缩材料的织构为<110>、<112>、<100>、<111>中的一种或几种。将粘合后的材料进行固化处理，固化处理的温度为15-150℃，时间为1-24小时。FeGa磁致伸缩材料与稀土大磁致伸缩材料的质量比为0.01-1。粘结剂占材料整体质量的百分比为1-10％。
本发明的优点：本发明把稀土大磁致伸缩材料的高磁致伸缩系数和FeGa磁致伸缩材料对低场敏感等优点结合起来，制备出一种复合磁致伸缩材料。该材料除兼具两种材料的优点外，还具有强度高，加工性能好等特点。此外，该种材料还能通过调整稀土大磁致伸缩材料与FeGa磁致伸缩材料的不同比例来调整材料的磁致伸缩性能，满足材料在不同领域的应用需求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细描述，以便更好地理解本发明的目的、特点和优点。虽然本发明是结合该具体的实施例进行描述，但并不意味着本发明局限于所描述的具体实施例。相反，对可以包括在本发明权利要求中所限定的保护范围内的实施方式进行的替代、改进和等同的实施方式，都属于本发明的保护范围。
本发明的制备稀土大磁致伸缩材料的方法之一，包括如下步骤：
(1)采用稀土大磁致伸缩棒或稀土大磁致伸缩铸锭或速凝片制备稀土大磁致伸缩粉末，制粉方式为球磨、盘磨或气流磨中之一种。
(2)采用FeGa速凝片制备FeGa合金粉末，制粉方式采用球磨。
(3)采用雾化制粉工艺制备FeGa合金粉末。
(4)将步骤(1)和步骤(2)或(3)制备的粉末混合后，再与一定比例的粘结剂均匀混合，经压制成型制成毛坯。毛坯经固化处理得到粘结磁致伸缩材料。
(5)将步骤(1)和步骤(2)或(3)制备的粉末混合，然后与一定比例的粘结剂均匀混合，将混合均匀的粉末经注射成型工艺得到粘结磁致伸缩材料。
上述(4)或(5)中所用成型工艺有两种：磁场取向成型或无磁场成型。
本发明的制备稀土磁致伸缩材料的方法之二，包括如下步骤：
(1)采用甩带法将稀土大磁致伸缩材料和FeGa磁致伸缩材料制备成稀土磁致伸缩合金片和FeGa合金片。
(2)用粘结剂将步骤(1)制备的稀土大磁致伸缩合金片和FeGa合金片以层片状的方式粘结起来。
(3)将步骤(2)粘结后的材料进行固化处理，最终得到复合磁致伸缩材料。
实施例1
将成分为Tb0.3Dy0.7Fe1.8的稀土大磁致伸缩棒粗破，然后通过汽油保护球磨得到10kg的粒度为30μmTb0.3Dy0.7Fe1.8粉末。将成分为Fe85Ga15的速凝片粗破，通过汽油保护球磨得到5kg粒度为20μm的Fe85Ga15合金粉末。将两种粉末一起装入球磨罐球磨0.5小时，充分混合。向Tb0.3Dy0.7Fe1.8和Fe85Ga15的混合粉末中加入相对于材料整体的质量百分比为5％的环氧树脂，在磁场取向设备中进行磁场取向预压成型，所加压力为0.1MPa；然后在冷等静压中最终成型，所加压力为5Mpa，得到粘结磁致伸缩毛坯。把经冷等静压的磁致伸缩毛坯放入真空干燥箱内进行固化处理，固化处理温度为50℃，固化时间为10小时。最终得到粘结磁致伸缩材料，此材料的织构为<110>，此磁致伸缩材料在200Oe下的磁致伸缩性能为150ppm，饱和磁致伸缩系数为600ppm。该材料能应用于超声换能器。
实施例2
将成分为Tb0.3Dy0.7Fe1.9(V0.03Co0.05Ni0.02)的稀土大磁致伸缩棒粗破，然后通过汽油保护球磨得到15kg粉末粒度为100μm的Tb0.3Dy0.7Fe1.9(V0.03Co0.05Ni0.02)粉末。将成分为Fe84.9Ga15B0.1的速凝片粗破，通过汽油保护球磨得到1kg粉末粒度为150μm的Fe84.9Ga15B0.1合金粉末。将两种粉末一起装入球磨罐球磨，充分混合。向Tb0.3Dy0.7Fe1.9(V0.03Co0.05Ni0.02)和Fe84.9Ga15B0.1的混合粉末中加入相对于材料整体的质量百分比为2％的环氧树脂，在无磁场下预压成型，所加压力为10MPa；然后在冷等静压中最终成型，所加压力为40Mpa，得到粘结磁致伸缩毛坯。把经冷等静压的磁致伸缩毛坯放入真空干燥箱内进行固化处理，固化处理温度为170℃，固化时间为2小时。最终得到粘结磁致伸缩材料，此材料的织构为<112>，此磁致伸缩材料在200Oe下的磁致伸缩性能为180ppm，饱和磁致伸缩系数960ppm，抗压强度为750MPa。
实施例3
将成分为Tb0.3Dy0.7Fe1.75(Al0.2Cr0.03Nb0.02)的稀土磁致伸缩速凝片粗破，然后通过汽油保护球磨得到15kg粒度为800μm的Tb0.3Dy0.7Fe1.75(Al0.2Cr0.03Nb0.02)粉末。将成分为Fe84Ga15Al1的粒度为700μm的雾化粉3kg与磁致伸缩粉在混料罐中充分混合。向Tb0.3Dy0.7Fe1.75(Al0.2Cr0.03Nb0.02)和Fe84Ga15Al1的混合粉末中加入相对于材料整体的质量百分比为2％的酚醛树脂，在无磁场下预压成型，所加压力为8MPa；然后在冷等静压中最终成型，所加压力为100Mpa，得到粘结磁致伸缩毛坯。把经冷等静压的磁致伸缩毛坯放入真空干燥箱内进行固化处理，固化处理温度为150℃，固化时间为0.5小时。最终得到粘结磁致伸缩材料，此磁致伸缩材料在200Oe下的磁致伸缩性能为190ppm，饱和磁致伸缩系数1100ppm，抗压强度为800MPa。
实施例4
将成分为Tb0.25Dy0.65Pr0.05Nd0.05Fe1.93Co0.02的稀土磁致伸缩棒粗破，然后通过盘磨得到50kg粒度为100μm的Tb0.25Dy0.65Pr0.05Nd0.05Fe1.93Co0.02粉末。将成分为Fe70Ga30的速凝片粗破，通过汽油保护球磨得到0.5kg粒度为150μm的Fe70Ga30合金粉末。将两种粉末及环氧树脂一起装入球磨罐球磨，充分混合，环氧树脂所占材料整体的质量百分比为10％。采用注射成型工艺制备粘结磁致伸缩材料，成型温度为210℃，注射压力为70MPa。最终得到粘结磁致伸缩材料，此磁致伸缩材料在200Oe下的磁致伸缩性能为100ppm，饱和磁致伸缩系数850ppm，抗压强度为700MPa。
实施例5
将成分为Tb0.3Dy0.5Ho0.2Fe1.95Si0.01的稀土磁致伸缩速凝片粗破，然后通过汽油保护球磨得到15kg粉末粒度为120μm的Tb0.3Dy0.5Ho0.2Fe1.95Si0.01粉末。将成分为Fe84.9Ga15Ge0.1的速凝片粗破，通过汽油保护球磨得到1kg粉末粒度为200μm的Fe84.9Ga15Ge0.1合金粉末。将两种粉末一起装入球磨罐球磨，充分混合。向Tb0.3Dy0.5Ho0.2Fe1.95Si0.01和Fe84.9Ga15Ge0.1的混合粉末中加入相对于材料整体的质量百分比为2％的环氧树脂，在无磁场下预压成型，所加压力为10MPa；然后在冷等静压中最终成型，所加压力为300Mpa，得到粘结磁致伸缩毛坯。把经冷等静压的磁致伸缩毛坯放入真空干燥箱内进行固化处理，固化处理温度为150℃，固化时间为2小时。最终得到粘结磁致伸缩材料，此磁致伸缩材料在200Oe下的磁致伸缩性能为190ppm，饱和磁致伸缩系数1000ppm，抗压强度为760MPa。
实施例6
将成分为Tb0.3Dy0.7Fe1.95B0.01的稀土磁致伸缩速凝片粗破，然后通过汽油保护球磨得到15kg粉末粒度为120μm的Tb0.3Dy0.7Fe1.95B0.01粉末。将成分为Fe84.8Ga15Pb0.1Sb0.1的速凝片粗破，通过汽油保护球磨得到1kg粉末粒度为200μm的Fe84.8Ga15Pb0.1Sb0.1合金粉末。将两种粉末一起装入球磨罐球磨，充分混合。向Tb0.3Dy0.7Fe1.95B0.01和Fe84.8Ga15Pb0.1Sb0.1的混合粉末中加入相对于材料整体的重量百分比为4％的环氧树脂，采用在橡皮模压力机中一次磁场取向成型所加压力为300Mpa，得到粘结磁致伸缩毛坯。把经冷等静压的磁致伸缩毛坯放入真空干燥箱内进行固化处理，固化处理温度为150℃，固化时间为2小时。最终得到粘结磁致伸缩材料，此磁致伸缩材料在200Oe下的磁致伸缩性能为200ppm，饱和磁致伸缩系数1100ppm。
实施例7
将成分为Tb0.3Dy0.7Fe1.93(Ti0.01Mn0.01)的稀土磁致伸缩速凝片粗破，然后通过汽油保护球磨得到8kg粒度为150μm的Tb0.3Dy0.7Fe1.93(Ti0.01Mn0.01)粉末。将成分为Fe84Ga15Sn1的粒度为100μm的雾化粉8kg与磁致伸缩粉在混料罐中充分混合。向Tb0.3Dy0.7Fe1.93(Ti0.01Mn0.01)和Fe84Ga15Sn1的混合粉末中加入相对于材料整体的质量百分比为10％的酚醛树脂，在磁场下预压成型，所加压力为10MPa；然后在冷等静压中最终成型，所加压力为50Mpa，得到粘结磁致伸缩毛坯。把经冷等静压的磁致伸缩毛坯放入真空干燥箱内进行固化处理，固化处理温度为150℃，固化时间为7小时。最终得到粘结磁致伸缩材料，此磁致伸缩材料在200Oe下的磁致伸缩性能为205ppm，饱和磁致伸缩系数1200ppm。
实施例8
将成分为Tb0.3Dy0.7Fe1.93(Ta0.01W0.01)，粒度为200μm的16kg稀土磁致伸缩雾化粉与成分为Fe84Ga15S1、粒度为100μm的雾化粉3kg在混料罐中充分混合。向Tb0.3Dy0.7Fe1.93(Ta0.01W0.01)和Fe84Ga15S1的混合粉末中加入相对于材料整体的重量百分比为8％的环氧树脂，在磁场下预压成型，所加压力为5MPa；然后在冷等静压中最终成型，所加压力为10Mpa，得到粘结磁致伸缩毛坯。把经冷等静压的磁致伸缩毛坯放入真空干燥箱内进行固化处理，固化处理温度为150℃，固化时间为10小时。最终得到粘结磁致伸缩材料，此磁致伸缩材料在200Oe下的磁致伸缩性能为195ppm，饱和磁致伸缩系数1050ppm。
实施例9
将成分为Tb0.3Dy0.7Fe1.8的合金通过甩带炉制备成厚度为1.2mm的合金片，同时将成分为Fe83Ga15Nd1Pr1的合金通过甩带炉制备成厚度为1mm的合金片，使用环氧树脂将Tb0.3Dy0.7Fe1.8合金片和Fe83Ga15Nd1Pr1合金片以层片状的方式粘结成样品，固化工艺为80℃固化4小时，最终得到复合磁致伸缩材料。此磁致伸缩材料在200Oe下的磁致伸缩性能210ppm，饱和磁致伸缩系数为1250ppm。
实施例10
将成分为Tb0.3Dy0.7Fe1.9(V0.1Co0.1Ni0.1)的合金通过甩带炉制备成厚度为0.5mm的合金片，同时将成分为Fe83Ga15Dy1Bi1的合金通过甩带炉制备成厚度为0.1mm的合金片，使用环氧树脂将合金片Tb0.3Dy0.7Fe1.9(V0.1Co0.1Ni0.1)和Fe83Ga15Dy1Bi1合金片以层片状的方式粘结成样品，固化工艺为100℃固化2小时，最终得到复合磁致伸缩材料。此磁致伸缩材料在200Oe下的磁致伸缩性能为185ppm，饱和磁致伸缩系数为950ppm。
实施例11
将成分为Tb0.3Dy0.7Fe1.85的稀土磁致伸缩棒粗破，然后通过汽油保护球磨得到10kg的粒度为28μmTb0.3Dy0.7Fe1.85粉末。将成分为Fe83Ga15Ho1Sm1的速凝片粗破，通过汽油保护球磨得到5kg粒度为25μm的Fe83Ga15Ho1Sm1合金粉末。将两种粉末一起装入球磨罐球磨0.5小时，充分混合。向Tb0.3Dy0.7Fe1.85和Fe83Ga15Ho1Sm1的混合粉末中加入相对于材料整体的质量百分比为5％的环氧树脂，在磁场取向设备中进行磁场取向预压成型，所加压力为0.1MPa；然后在冷等静压中最终成型，所加压力为5Mpa，得到粘结磁致伸缩毛坯。把经冷等静压的磁致伸缩毛坯放入真空干燥箱内进行固化处理，固化处理温度为70℃，固化时间为10小时。最终得到粘结磁致伸缩材料，此材料的织构为<110>+<112>，此磁致伸缩材料在200Oe下的磁致伸缩性能为140ppm，饱和磁致伸缩系数为700ppm。该材料能应用于超声换能器。
实施例12
将成分为Tb0.3Dy0.7Fe1.95的稀土磁致伸缩棒粗破，然后通过汽油保护球磨得到15kg粉末粒度为150μm的Tb0.3Dy0.7Fe1.95粉末。将成分为Fe84.8Ga15Er0.1La0.1的速凝片粗破，通过汽油保护球磨得到1kg粉末粒度为150μm的Fe84.8Ga15Er0.1La0.1合金粉末。将两种粉末一起装入球磨罐球磨，充分混合。向Tb0.3Dy0.7Fe1.95和Fe84.8Ga15Er0.1La0.1的混合粉末中加入相对于材料整体的重量百分比为3％的环氧树脂，在磁场下预压成型，所加压力为10MPa；然后在冷等静压中最终成型，所加压力为50Mpa，得到粘结磁致伸缩毛坯。把经冷等静压的磁致伸缩毛坯放入真空干燥箱内进行固化处理，固化处理温度为170℃，固化时间为2小时。最终得到粘结磁致伸缩材料，此材料的织构为<110>+<113>，此磁致伸缩材料在200Oe下的磁致伸缩性能为160ppm，饱和磁致伸缩系数920ppm。
Claims (11)
1.一种复合磁致伸缩材料，其特征在于该材料由稀土大磁致伸缩材料、FeGa磁致伸缩材料和粘接剂组成；
所述的稀土大磁致伸缩材料的成分为RE-Fe(2+δ-y)-My，其中RE代表包括Sc、Y在内的17中稀土元素中的一种或几种，M代表B、Al、Si Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Zn、Ga、Nb、Ta和W中一种或几种，-0.2≤δ≤0.2，0≤y≤1；
所述的FeGa磁致伸缩材料的成分为Fe1-x-yGaxTz，T为除Fe以外的过渡族金属元素、Be、B、Al、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、N、S、Se和、包括Sc、Y在内的17种稀土元素中的一种或几种，x＝5～30at％，z＝0～15at％；
所述的FeGa磁致伸缩材料与稀土大磁致伸缩材料的质量比为0.01-1；
所述的复合磁致伸缩材料具有<110>、<112>、<100>和<111>织构中的一种或几种。
2.一种制备权利要求1所述的复合磁致伸缩材料的方法，其特征在于采用粉末冶金工艺制备。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述粉末冶金工艺过程为：将稀土大磁致伸缩粉末、FeGa粉末与粘结剂混合，将混合粉末经压制成型方法制成毛坯，所述毛坯经固化处理得到复合磁致伸缩材料。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述粉末冶金工艺过程为：将稀土大磁致伸缩粉末、FeGa粉末与粘结剂混合，采用注射成型工艺得到复合磁致伸缩材料。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于所述稀土大磁致伸缩材料的粉末粒度为20-800μm，FeGa磁致伸缩材料粉末的粒度为20-700μm。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于所述成型方法采用磁场成型或无磁场成型。
7.一种制备权利要求1所述的复合磁致伸缩材料的方法，其特征在于采用甩带工艺制备，工艺过程为：将稀土大磁致伸缩材料和FeGa磁致伸缩材料分别采用甩带炉制备成稀土大磁致伸缩合金薄片和FeGa合金薄片，将稀土大磁致伸缩合金薄片与FeGa合金薄片以层叠状方式粘结成复合磁致伸缩材料。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述稀土大磁致伸缩合金薄片和FeGa合金薄片，其厚度分别为0.1mm-1.2mm。
9.一种传感器，其特征在于所述传感器包含如权利要求1所述的复合磁致伸缩材料。
10.一种致动器，其特征在于所述致动器包含如权利要求1所述的复合磁致伸缩材料。
11.一种换能器，其特征在于所述换能器包含如权利要求1所述的复合磁致伸缩材料。
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