磁致伸缩材料是一种可将能量进行转换的功能材料,它广泛应用于换能器、制动器等各个领域。Fe-Ga合金作为新型的磁致伸缩材料具有低饱和磁化场、良好的机械性能、耐恶劣环境等优点,具有巨大的应用潜力。对于多晶Fe-Ga合金而言,其磁致伸缩性能仍需改善才能满足实际应用的需要。国内外的研究表明,通过掺杂稀土可以改善Fe-Ga合金的磁致伸缩性能,但是稀土掺杂的作用机理并无定论。针对这一问题,本文在Fe83Ga17合金中掺杂了稀土元素Tb和Dy,研究了退火态合金的组织结构及磁致伸缩性能随掺杂元素浓度和种类的影响。为了测量合金样品的磁致伸缩性能,本文首先采用1555数据采集系统、电阻应变片和PEM-50型电磁铁搭建了磁致伸缩性能测试平台,并采用纯金属Fe、Co、Ni及巨磁致伸缩材料Tb-Dy-Fe（Terfenol-D）等样品对测量平台的可靠性进行了检验。然后,采用真空电弧炉制备了 Fe83Ga17Dyx（x=0～1.0）和Fe83Ga17Tby（y=0～1.0）合金,对其在惰性气氛保护下进行了热处理,并采用X射线粉末衍射（XRD）和扫描电子显微分析（SEM）技术研究了退火样品的晶体结构、组织形貌及微区化学成分,采用磁致伸缩测量平台测量了样品在0～1.0T直流磁场下的磁致伸缩性能。获得的主要结论如下:（1）采用自行搭建的测试平台对典型磁致伸缩材料的测量结果表明,纯Fe、纯Ni和纯Co的饱和磁致伸缩系数分别为-10ppm、-40ppm和-13ppm（B=500mT）,Terfenol-D合金的磁致伸缩系数为972ppm（B=500mT）。这些数值与文献中广为报道的测试结果非常接近。对同一样品进行7次重复测试后,三种纯金属样品磁致伸缩系数的标准偏差小于1.1,Tb-Dy-Fe合金磁致伸缩系数的标准偏差小于7.8。这些测试结果表明,本文搭建的测试平台具有足够的精确度和可靠性。（2）SEM与XRD分析表明,掺杂稀土 Tb和Dy后Fe-Ga合金的主相仍然是A2相,但因掺杂出现了第二相Tb2（Fe,Ga）17相和Dy2（Fe,Ga）17相。第二相的形成使得A2相的Ga的含量下降,晶格常数减小。当掺杂的稀土含量较少时,第二相主要以点状形式分布在晶界处以及晶粒内部。随着掺杂量的增多,第二相逐渐形成网格状结构,分布在主相枝晶周围。（3）在Fe83Ga17合金中掺杂少量的稀土（x<0.3或y<0.2）可以提高合金的磁致伸缩性能。随着掺杂量的增多,合金的磁致伸缩性能逐渐降低。分析认为,稀土掺杂通过两种机制影响合金的磁致伸缩性能:一是生成磁致伸缩系数更大的第二相R2（Fe,Ga）17（R=Tb,Dy）提高磁致伸缩性能;二是产生更多的晶界,对磁畴壁移动的阻碍作用增大,而减小磁致伸缩系数。稀土掺杂量较少时第一种机制占主导地位,掺杂量较多时第二种机制起主导作用。（4）研究结果还表明,掺杂Tb和Dy对Fe-Ga合金在不同方向上磁致伸缩性能的影响有所不同,主要是与合金中的Tb2（Fe,Ga）17相与Dy2（Fe,Ga）17相的磁晶各向异性能有关。掺杂Tb时,在与生长方向平行的方向上磁致伸缩性能改善较大,在y=0.3时磁致伸缩系数达到84ppm;掺杂Dy时,在与生长方向垂直的方向上磁致伸缩性能改善较大,在x=0.1时达到-77ppm。