CN1570187A - 制备稀土磁致伸缩材料的方法和稀土磁致伸缩材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种稀土磁致伸缩材料的制备新工艺。该工艺利用速凝成晶技术制备出磁致伸缩合金速凝片，将速凝片制成粉末，采用粘结或烧结等粉末冶金方法制备出高性能的稀土磁致伸缩材料。速凝成晶技术制备的磁致伸缩合金主相为柱状晶，并能有效地控制合金柱状晶的取向。在粉末冶金法制备磁致伸缩材料过程中，能使合金的柱状晶完整地保存，制备出高性能的磁致伸缩材料。该技术能有效地降低稀土磁致伸缩材料的制备成本，提高材料的磁致伸缩性能。

Description

制备稀土磁致伸缩材料的方法和稀土磁致伸缩材料

技术领域

本发明涉及磁性材料领域中稀土磁致伸缩材料的一种制造方法，及使用该方法制备的稀土磁致伸缩材料。

技术背景

稀土磁致伸缩材料(giant magnetostrictive materials，简称GMM)是高新技术功能材料，与压电陶瓷(PZT)和传统的磁致伸缩材料Ni、Co相比，GMM材料具有独特的性能：在室温下具有超大的磁致伸缩应变，应变量达到1500-2000ppm，为压电陶瓷的几倍，Ni、Co等的几十倍，具有高的能量密度(14000-25000J/m³)，能量转换效率高，响应速度快，达到μm级，输出力大等特点。在有源减震、精密机械控制、机械传动机构、燃油喷射系统、IT技术等领域有着广泛的应用前景。

70年代初期美国clark博士首先发现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。随后，美国Ames实验室以此为基础，研制出了三元铁稀土化合物，即ReFe₂类合金(R＝Dy，Tb，Ho，Sm等)。其典型代表为Dy_xTb_1-xFe_2-y，它具有较低的各向异性场，很大的磁致伸缩系数，使实际应用成为可能，并为此三元合金申请了专利，其专利为US3949351。美国RTREMA公司以此为基础，在80年代使稀土磁致伸缩材料商品化，其商品牌号为TERFENOL-D，其代表成分Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.93。继美国之后，日本、英国、瑞典等国家先后开展了此类材料及应用的研究，并且迅速形成了各自的特点和优势，在稀土磁致伸缩领域占有了一席之地。稀土磁致伸缩器件的研究已成为各国研究的重点和热点。在研制磁致伸缩器件中使用的稀土磁致伸缩材料几乎都是通过定向凝固法制备稀土磁致伸缩棒材。该制备方法不仅生产成本高，材料的一致性很难得到保证，而且这种棒材脆性大，在使用过程中容易产生涡流，涡流的产生限制了这种材料应用的频率范围。

采用粉末冶金法能制备粘结和烧结稀土磁致伸缩材料，能提高材料的一致性，特别是稀土粘结磁致伸缩材料由于使用了有机的粘结剂，能有效地消除材料的脆性、降低材料的涡流效应。传统制备烧结和粘结磁致伸缩材料的方法，是先把原料熔炼成普通的合金锭，采用粉末冶金法制备成磁致伸缩材料。此工艺的缺点是采用普通铸造工艺得到的合金锭，很难得到稀土磁致伸缩材料所要求的织构取向，因此，性能很难得到提高，难以满足使用性能的要求。现在为了提高稀土磁致伸缩的性能，以定向凝固的稀土磁致伸缩棒材为原料，采用粉末冶金法制备出粘结和烧结稀土磁致伸缩材料，此工艺能得到所要求的织构取向，能提高稀土磁致伸缩材料的性能，但由于原料为定向凝固的磁致伸缩棒材，使稀土磁致伸缩材料的成本较高，而且，其性能受制于磁致伸缩棒材。采用速凝成晶技术制备的稀土磁致伸缩合金速凝片，能得到稀土磁致伸缩材料所需的织构取向。同时，该工艺方法简单，生产效率高，能有效地降低材料的成本。而且由于工艺过程容易控制，产品的稳定性和一致性得到大大提高。

现有的稀土磁致伸缩材料专利主要集中在磁致伸缩棒材方面，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磁致伸缩材料。1989年美国专利US4818304公布了稀土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。关于稀土粘结磁致伸缩材料方面的专利主要有两个，1998年申请的专利US005792284A，主要涉及使用tefernol-D棒材为原料制成磁致伸缩粉，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。但此种工艺难于制备出磁致伸缩材料所需的最有利的织构取向。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产效率高、生产成本低、能有效提高稀土磁致伸缩材料性能、并适合工业化生产的稀土磁致伸缩材料的粉末冶金制备方法。

本发明的另一目的是提供该工艺所制备的稀土磁致伸缩材料及其该材料的用途，该材料将广泛应用于传感、能量转换和致动器领域

根据本发明的第一方面，提供了一种制备稀土磁致伸缩材料的方法，所述方法包括如下步骤：

制备稀土磁致伸缩合金速凝片的步骤，通过速凝成晶技术将合金熔液制备成具有特定织构的稀土磁致伸缩合金速凝片；

制备稀土磁致伸缩材料的步骤，把所述磁致伸缩合金速凝片制成粉末，通过粉末冶金法将所述的粉末制备成高性能的稀土磁致伸缩材料。

所述制备速凝片的步骤包括：将合金原料装入速凝成晶炉内的熔炼坩埚，采用中频感应熔炼、高频感应熔炼、电弧熔炼、电阻丝加热之一种或几种方法熔炼所述合金，使所述合金熔化，然后将合金熔液通过快速凝固装置制成磁致伸缩合金速凝片，此快速凝固装置可采用旋转的金属轮或金属盘。在速凝片结晶过程中通过控制浇注温度、浇注时合金的流量(稀土磁致伸缩合金溶液的浇注温度为900-1700℃，磁致伸缩合金溶液浇到旋转的金属轮的量为0.001-50.0Kg/min)和控制旋转的金属轮或金属盘的转速来控制速凝片的结晶过程，旋转的水冷金属轮或金属盘的转速为0.1-50.0m/s。例如为1m/s、5m/s、10m/s或15m/s。

所述合金原料选自如下原料：将稀土、铁等金属或合金原料按化学计量式RE-Fe_(2+δ-y)-M_y配比，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稀土金属元素；M代表Ni、Co、Mg、Ta、Nb、Zr、Hf、V、W、Mo、Si和B中一种或几种，-0.2≤δ≤0.2，0≤y≤1。

所述速凝片的主相为沿冷却方向的柱状晶，富稀土相沿晶界均匀分布；柱状晶宽度为0.01μm-10mm，长度为0.01μm-10mm。

图1是成分为Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.98的速凝片的金相照片，放大倍数为200倍。在图中白色条状部分呈柱状晶的为主相(Tb，Dy)Fe₂，白色条状之间的暗色部分为富稀土相。

所述速凝片能沿柱状晶的长度方向形成不同的织构，包括<111>、<112>、<110>等方向。所述速凝片的化学成分为RE-Fe(_2+δ-y)-M_y，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稀土金属元素；M代表Ni、Co、Mg、Ta、Nb、Zr、Hf、V、W、Mo、Si和B中一种或几种，0≤y≤1，-0.2≤δ≤0.2。所述速凝片的平均厚度为0.01-10.0mm。

在将所述磁致伸缩合金速凝片制成粉末之前，可以对速凝成片进行氢化处理，所述氢化处理在氢化炉中进行，包括吸氢和脱氢这两个步骤，在吸氢步骤中，其压力保持在0.01-10MPa之间，吸氢时的温度为10-800℃，吸氢时间为0.1-50h；在脱氢时，脱氢温度在100-1000℃中，脱氢时间为0.01-50h；然后使用如下方法之一将氢化处理的速凝片制成合金粉末：气流磨方法、球磨方法和盘磨方法。或者对速凝片不进行氢化处理，直接使用机械破碎将速凝片制成合金粉末。

此外，将合金粉末与粘结剂混合，所用粘结剂的比例为0.1-70％(体积百分比)，将混合的粉末经过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稀土粘结磁致伸缩材料或将混合的粉末用注射成型方法直接制成粘结磁致伸缩材料。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。或者，所述合金粉末直接经过压制成型方法制成磁致伸缩毛坯，所述毛坯在烧结炉中经烧结过程得到烧结稀土磁致伸缩材料。所述烧结炉可以为真空烧结炉，烧结温度为700-1600℃，时间为0.1-8h。

另外，所述成型方法采用无磁场成型或磁场取向成型。所述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，得到粘结磁致伸缩毛坯，所加压力为5-100MPa。所述另一成型方法是在磁场取向成型设备中一次成型，所加压力为0.1-100MPa。

根据本发明的第二方面，提供了一种使用上述制备稀土磁致伸缩材料的方法所制备的稀土磁致伸缩材料具有轴向取向的<110>、<112>或<111>织构的一种或几种。

本发明的优点是：现有稀土磁致伸缩棒材生产工艺流程长、生产成本高，所生产的稀土磁致伸缩棒材脆性大，涡流损耗大，难以在高频下使用，并且材料性能的一致性和稳定性不高。而采用本发明的速凝成晶技术生产的粘结和烧结稀土磁致伸缩材料，能提高材料的机械性能，特别是粘结稀土磁致伸缩材料降低了材料的脆性，能有效地减轻材料的涡流损耗，使磁致伸缩材料应用于高频成为可能。粘结稀土磁致伸缩材料还能根据使用需要制备出各种形状复杂的异形件。由于采用速凝成晶技术能制备具有<110>、<112>或<111>取向的磁致伸缩合金速凝片及通过所述的粉末冶金法制备磁致伸缩材料，因此，能提高磁致伸缩材料的性能及一致性和可靠性。还能大幅度地提高稀土磁致伸缩材料的生产效率，降低成本，适合工业化生产。

附图说明

图1是成分Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.98的速凝片的金相照片。

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、特性和优点。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。

本发明的制备稀土磁致伸缩材料的方法，包括如下步骤：

(1)采用速凝成晶技术，制备出具备所要求织构取向的稀土磁致伸缩速凝片。将制备磁致伸缩速凝片的Tb、Dy、Fe等原料装入速凝成晶炉内，合金熔炼采用中频感应熔炼、高频感应熔炼、电弧熔炼、电阻丝加热中的一种或几种，在制备速凝片过程中，旋转金属轮或金属盘的转速控制在0.1-50m/s，通过浇注温度、浇注时合金的流量、金属轮或金属盘的转速来控制速凝片的结晶过程，通过对速凝片结晶过程的控制，实现对速凝片结晶织构的控制，制备出具有<110>、<112>、<111>织构的稀土磁致伸缩合金速凝片。

(2)把稀土磁致伸缩合金速凝片进行氢化处理。氢化处理在专用的氢化炉中进行，包括吸氢和脱氢这两个过程。在吸氢过程中，吸氢温度为10-800℃，氢气压力控制在0.01-10MPa之间。采用气源控制柜(已申报专利，专利号：ZL02157925.3)对氢爆罐供气。通过气源控制柜上的手动节流阀可调整合金片原料吸氢过程中的氢流量。在吸氢过程中，氢爆罐的压力可以保持稳定，气源控制柜上的质量流量计记录原料的吸氢量。吸氢完成后进行脱氢，脱氢温度在100-1000℃，脱氢时间为0.01-50h。

(3)将氢化处理的速凝片粉碎得到磁致伸缩粉末。制粉方式可采用球磨、盘磨或气流磨之一种。

(4)将磁致伸缩合金速凝片不经氢破碎直接通过机械粉碎制粉得到稀土磁致伸缩粉末。机械制粉包括盘磨、球磨、气流磨等。

(5)将步骤(3)或(4)磁致伸缩粉末与一定比例的粘结剂混合均匀，将混合均匀的粉末经过成型工艺制成毛坯。毛坯经固化处理得到稀土粘结磁致伸缩材料。

(6)将步骤(3)或(4)磁致伸缩粉末与一定比例的粘结剂混合均匀，将混合均匀的粉末经过注射成型工艺得到稀土磁致伸缩材料成品。

(7)将步骤(3)或(4)制备的磁致伸缩粉末通过压制成型工艺制成毛坯。毛坯在烧结炉中经烧结过程得到烧结稀土磁致伸缩材料。

上述步骤(5)或(6)中，所用粘结剂的比例为0.1-70％(体积百分比)。

上述步骤(5)、(6)或(7)中所用成型工艺有两种：无磁场成型和磁场取向成型。

上述步骤(5)中的固化工艺为：50-600℃×0.05-10h。

上述步骤(7)中，烧结过程在真空烧结炉中进行，烧结工艺为：700-1600℃×0.1-8h。

本发明所制备的稀土磁致伸缩合金速凝片的成分为RE-Fe_(2+δ-y)-M_y，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稀土金属元素；M代表Ni、Co、Mg、Ta、Nb、Zr、Hf、V、W、Mo、Si和B中一种或几种，0≤y≤1，-0.2≤δ≤0.2。

本发明制备的稀土磁致伸缩合金速凝片为柱状晶结构，采用粉末冶金法所制备的稀土磁致伸缩材料具有轴向取向的<110>、<112>、<111>织构中的一种或几种。

实施例

实施例1

将纯度为99.5％Tb、99.5％Dy和99.5％Fe的原料按计量式Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.96(原子比)配比，总的配比量为20kg。将配比好的原料20kg装入速凝成晶炉的熔炼坩埚内，采用中频感应加热，使合金熔化，并加热到1500℃，形成合金熔液，使合金熔液通过旋转的水冷铜轮甩成磁致伸缩合金速凝片，旋转的水冷铜轮的转速为1.5m/s，浇注时的流量为3kg/min。其制备的磁致伸缩合金速凝片的厚度为0.2-0.25mm。将磁致伸缩合金速凝片进行氢化处理，(氢气浓度为99.99％)整个吸氢过程持续2h，吸氢时的压力为0.3MPa。脱氢过程在400℃进行，时间为3h。将氢化处理的磁致伸缩合金片使用气流磨工艺制成合金粉末，与10％(体积比)的环氧树脂混合，在磁场取向成型设备中预压成型，所加压力为5MPa；然后在冷等静压中最终成型，得到粘结磁致伸缩毛坯，所加压力为30MPa。把经冷等静压的磁致伸缩毛坯放入真空干燥箱进行固化处理，固化处理的温度为150℃，时间为1h。最终得到粘结稀土磁致伸缩材料，此材料的性能为在10MPa预压力及1KOe磁场下，λ_//＝1125ppm；d₃₃＝(dλ/dH)_m＝1.80ppm/Oe；机电耦合系数K₃₃＝0.55。此材料可以用来制作声纳系统的水声换能器。

实施例2

将纯度为99.9％Tb、99.9％Dy、99.9％Ho和99.95％Fe的原料按计量式Tb_0.25Dy_0.70Ho_0.05Fe_1.95(原子比)配比，总的配比量为10kg。将配比好的原料10kg装入速凝成晶炉的熔炼坩埚内，采用电弧加热，使合金熔化，并加热到1345℃，形成合金熔液，使合金熔液通过旋转的水冷铜轮甩成磁致伸缩合金速凝片，旋转的水冷铜轮的转速为5m/s，浇注时的流量为15kg/min。其制备的速凝片的厚度为0.1-0.15mm。将速凝片进行氢化处理(氢气浓度为99.99％)，整个吸氢过程持续1h，吸氢时的压力为0.2MPa。脱氢过程在500℃进行，时间为2h。将氢化处理的速凝片使用球磨工艺制成合金粉末，与20％(体积比)的环氧树脂混合，在磁场取向成型设备中预压成型，所加压力为5MPa；然后在冷等静压中最终成型，得到粘结磁致伸缩毛坯，所加压力为20MPa。把经冷等静压的磁致伸缩毛坯放入真空干燥箱进行固化处理，固化处理的温度为170℃，时间为2h。最终得到粘结稀土磁致伸缩材料，此材料的性能为在10MPa预压力及1KOe磁场下，λ_//＝1250ppm；d₃₃＝(dλ/dH)_m＝1.96ppm/Oe；机电耦合系数K₃₃＝0.65。应用此材料可以用来制成燃油喷射系统。

实施例3

将纯度为99.9％Tb、99.9％Dy和99.9％Fe的原料按计量式Tb_0.25Dy_0.75Fe_1.95(原子比)配比，总的配比量为10kg。将配比好的原料10kg装入速凝成晶炉的坩埚内，采用电阻丝加热，使合金熔化，并加热到1500℃形成合金熔液，使合金熔液通过旋转的水冷钼轮甩成磁致伸缩合金片，旋转的水冷钼轮的转速为7.5m/s，浇注时的流量为25kg/min。其制备的磁致伸缩合金速凝片的厚度为0.05-0.10mm。将速凝片进行氢化处理，整个吸氢过程持续1.5h，吸氢时的压力为0.3MPa。脱氢过程在550℃进行，时间为1.5h。将氢化处理的速凝片使用气流磨工艺制成合金粉末，在磁场取向成型设备中预压成型，所加压力为5MPa；然后在冷等静压中最终成型，得到磁致伸缩毛坯，所加压力为20MPa。把经冷等静压的磁致伸缩毛坯放入真空烧结炉进行烧结，烧结温度为1100℃，时间为1h。最终得到烧结稀土磁致伸缩材料，材料的性能为在10MPa预压力及1KOe磁场下，λ_∥＝1300ppm；d₃₃＝(dλ/dH)_m＝2.1ppm/Oe；机电耦合系数K₃₃＝0.55。

实施例4

将纯度为99.5％Tb、99.0％Dy、99.5％Mn和99.5％Fe的原料按计量式Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.85Mn_0.15(原子比)配比，总的配比量为15kg。将配比好的原料15kg装入速凝成晶炉的熔炼坩埚内，采用高频感应加热，使合金熔化并加热到1250℃，形成合金熔液，使合金熔液通过旋转的水冷钼轮甩成磁致伸缩合金速凝片，旋转的水冷钼轮的转速为3.5m/s，浇注时的流量为8kg/min。其制备的磁致伸缩合金速凝片的厚度为0.15-0.20mm。将磁致伸缩合金片使用球磨工艺制成合金粉末，在磁场取向成型设备中预压成型，所加压力为5MPa；然后在冷等静压中最终成型，得到磁致伸缩毛坯，所加压力为30MPa。把经冷等静压的磁致伸缩毛坯放入真空烧结炉进行烧结，烧结处理的温度为1050℃，时间为1.5h，最终得到烧结稀土磁致伸缩材料，此材料的性能为在10MPa预压力及1KOe磁场下，λ_//＝1150ppm；d₃₃＝(dλ/dH)_m＝1.90ppm/Oe；机电耦合系数K₃₃＝0.50。

实施例5

将纯度为99.5％Tb、99.5％Dy和99.5％Fe的原料按计量式Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.99(原子比)配比，总的配比量为15kg。将配比好的原料15kg装入速凝成晶炉的熔炼坩埚内，采用中频感应加热，使合金熔化并加热到1250℃，形成合金熔液，使合金熔液通过旋转的水冷钼轮甩成磁致伸缩合金速凝片，旋转的水冷钼轮的转速为5m/s，浇注时的流量为13kg/min。其制备的磁致伸缩合金速凝片的厚度为0.05-0.10mm。将磁致伸缩合金片使用盘磨工艺制成合金粉末，采用一次磁场取向成型工艺，得到到磁致伸缩毛坯，所加压力为30MPa。把磁致伸缩毛坯放入真空烧结炉进行烧结，烧结处理的温度为1050℃，时间为1.5h，最终得到烧结稀土磁致伸缩材料，此材料的性能为在10MPa预压力及1KOe磁场下，λ_//＝1100ppm；d₃₃＝(dλ/dH)_m＝2ppm/Oe；机电耦合系数K₃₃＝0.55。

实施例6

将纯度为99.5％Tb、99.5％Dy和99.5％Fe的原料按计量式Tb_0.25Dy_0.75Fe_1.95(原子比)配比，总的配比量为10kg。将配比好的原料10kg装入速凝成晶炉的熔炼坩埚内，采用电弧加热，使合金熔化，并加热到1345℃，形成合金熔液，使合金熔液通过旋转的水冷铜轮甩成磁致伸缩合金片，旋转的水冷铜轮的转速为4m/s，浇注时的流量为12kg/min。其制备的磁致伸缩合金速凝片的厚度为0.1-0.15mm。将速凝片进行氢化处理(氢气浓度为99.99％)，整个吸氢过程持续1h，吸氢时的压力为0.2MPa。脱氢过程在500℃进行，时间为2h。将氢化处理的速凝片使用球磨工艺制成合金粉末，与20％(体积比)的尼龙混合，在磁场采用注射成型工艺，最终得到粘结稀土磁致伸缩材料，此材料的性能为在10MPa预压力及3KOe磁场下，λ_//＝1400ppm；d₃₃＝(dλ/dH)_m＝2ppm/Oe；机电耦合系数K₃₃＝0.65。

虽然本说明书只叙述了本发明的几个具体实施例，应当理解，本发明可以通过许多其它特定形式得以实施，而不脱离本发明的构思和保护范围。所列举的例子只是为了说明本发明，没有限制性，本发明不局限于此处所给出的细节，在本发明权利要求的范围内及其相等的全部范围内可以进行改进。

Claims (28)

1、一种制备稀土磁致伸缩材料的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

制备磁致伸缩合金速凝片的步骤，通过速凝成晶技术将相应的原料经过熔炼、快速冷却制备成具有特定织构的稀土磁致伸缩合金速凝片；

使用粉末冶金法制备稀土磁致伸缩材料的步骤，把所述磁致伸缩速凝片制成粉末，然后将所述的粉末制备成高性能的稀土磁致伸缩材料。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于所述速凝成晶技术主要包括如下步骤：

a)磁致伸缩合金速凝片的制备过程在真空或惰性气体保护的状态进行。

b)用中频感应熔炼、高频感应熔炼、电弧熔炼、电阻丝加热熔炼等其中的一种或几种方法加热磁致伸缩原料形成合金熔液。

c)使稀土磁致伸缩合金熔液通过旋转的水冷或气冷的金属轮或金属盘快速冷凝得到磁致伸缩合金速凝片。

3、根据权利要求1的方法，其特征在于所述速凝片的平均厚度为0.01-10.0mm。速凝片的主相为沿冷却方向的柱状晶，富稀土相沿晶界均匀分布；柱状晶宽度为0.01μm-10mm，长度为0.01μm-10mm。

4、根据权利要求1的方法，其特征在于所述速凝片具有<111>、<112>、<110>织构中的一种或几种。

5、根据权利要求1的方法，其特征在于所述磁致伸缩合金速凝片制成粉末包括使用氢化处理或不使用氢化处理的方法。

6、根据权利要求1的方法，其特征在于所述制备稀土磁致伸缩材料的步骤包括：将磁致伸缩合金粉末与粘结剂混合，将混合的粉末经过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稀土粘结磁致伸缩材料。

7、根据权利要求1的方法，其特征在于所述制备稀土磁致伸缩材料的步骤包括：将磁致伸缩合金粉末与粘结剂混合，将混合的粉末经过注射成型方法制成粘结磁致伸缩材料。

8、根据权利要求1的方法，其特征在于所述制备稀土磁致伸缩材料的步骤包括：将磁致伸缩合金粉末经过压制成型制成磁致伸缩毛坯，所述毛坯在烧结炉中经烧结过程得到稀土磁致伸缩材料。

9、根据权利要求2的方法，其特征是：浇注时，稀土磁致伸缩合金熔液的温度为900-1700℃。

10、根据权利要求2的方法，其特征是：旋转的金属轮或金属盘的转速为0.1-50.0m/s。磁致伸缩合金溶液浇到旋转的金属轮或金属盘的量为0.001-50.0Kg/min。

11、根据权利要求2的方法，其特征是：旋转的金属轮或金属盘材质为铜、钼、钛、钽、钨、锆中的一种或其合金。

12、根据权利要求2的方法，其特征是：速凝片的化学成分为RE-Fe_(2+δ-y)-M_y，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Ni、Co、Mg、Ta、Nb、Zr、Hf、V、W、Mo、Mn、Si和B中一种或几种，-0.2≤δ≤0.2，0≤y≤1。

13、根据权利要求2的方法，其特征是：速凝片的主要化学成分为Tb_xDy_1-yFe_1.8-2.0，0≤x≤1。

14、根据权利要求5的方法，其特征在于所述磁致伸缩合金速凝片制成粉末步骤包括：对稀土磁致伸缩合金速凝片进行氢化处理，然后使用如下方法之一将氢化处理后的磁致伸缩速凝片制成粉末：气流磨方法，球磨方法和盘磨方法。

15、根据权利要求5的方法，其特征在于所述氢化处理在氢化炉中进行，包括吸氢和脱氢这两个步骤，在吸氢步骤中，氢气压力保持在0.01Mpa-10MPa之间，吸氢温度为10-800℃，时间为0.01-50h；在脱氢步骤中，脱氢温度在100-1000℃之间，脱氢时间为0.01-50h。

16、根据权利要求5的方法，其特征在于所述磁致伸缩速凝片制成粉末步骤包括：对稀土磁致伸缩速凝片不进行氢化处理，直接使用机械破碎将磁致伸缩速凝片制成粉末，机械破碎包括球磨、盘磨、气流磨。

17、根据权利要求6的方法，其特征是：固化温度为50～600℃，固化时间为0.05～10h。

18、根据权利要求6、7的方法，所用粘结剂的比例为0.1-70％(体积百分比)，所述粘结剂为热固性粘结剂或热塑性粘结剂或低熔点金属及其合金粉末。

19、根据权利要求8的方法，其特征在于所述烧结过程在真空烧结炉中进行，烧结温度为700-1600℃，时间为0.1-8h。

20、根据权利要求6、7或8的方法，其特征在于所述成型方法采用无磁场成型或磁场取向成型之一。

21、根据权利要求20方法，其特征在于所述成型方法包括如下步骤：在磁场取向成型设备中预压成型，所加压力为0.1MPa-10MPa；然后在冷等静压中最终成型，所加压力为5-100MPa。

22、根据权利要求20方法，其特征在于所述成型方法包括如下步骤：在磁场中一次成型，所加压力为0.1-100MPa。

23、根据权利要求20方法，其特征在于所述成型方法包括如下步骤：无磁场下，在成型设备中预压成型，所加压力为0.1MPa-10MPa；然后在冷等静压中最终成型，所加压力为5-100MPa。

24、根据权利要求20方法，其特征在于所述成型方法包括如下步骤：无磁场一次成型，所加压力为0.1-100MPa。

25、根据权利要求1的方法，其特征在于所述的稀土磁致伸缩材料具有<110>、<112>和<111>织构中的一种或几种。

26、一种传感器，其特征在于，所述传感器包含如权利要求书25所述的稀土磁致伸缩材料。

27、一种致动器，其特征在于，所述致动器包含如权利要求书25所述的稀土磁致伸缩材料。

28一种换能器，其特征在于，所述换能器包含如权利要求书25所述的稀土磁致伸缩材料。

Images