Fe-Pt-Ho三元系合金相图及其磁性能研究

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本文采用X射线衍射,扫描电镜,能谱分析,差热分析和磁性测量等方法测定了Fe-Pt-Ho三元合金相图900℃和500℃等温截面,研究了合金Tb-Ho-Pr-Co-Fe-C和合金Tb-Ho-Dy-Pr-Co-Fe-C的结构和磁性,(Tb0.4Dy0.3Ho0.5)0.2Pr0.8(Fe0.4Co0.6)1.88C0.05合金的粘结样品在磁场下取向后的组织形态和性能,以及取向样品在预应力作用下的磁致伸缩性能。  Fe-Pt-Ho三元合金相图在900℃和500℃的等温截面的研究结果表明:  Fe-Pt-Ho三元合金相图900℃的等温截面(Ho≤75%)由18个单相区,33个两相区和16个三相区组成。18个单相区:α(α-Fe),β(γ-(Fe,Pt)),γ(FePt),δ(FePt3),ε((Pt,Fe)),ζ(HoPt5),η(HoPt3),θ(HoPt2),ι(Ho3Pt4),κ(HoPt),λ(Ho5Pt4),μ(Ho5Pt3),ν(Ho2Pt),ξ(Ho3Pt),ο(Fe2Ho),π(Fe3Ho),ρ(Fe23Ho6),?(Fe17Ho2)。33个两相区:α+β,α+θ,α+ι,α+κ,α+?,β+γ,β+η,β+θ,γ+δ,γ+η,δ+ε,δ+ζ,δ+η,ε+ζ,ζ+η,η+θ,θ+ι,ι+κ,κ+λ,κ+?,λ+μ,λ+?,λ+ρ,μ+ν,μ+ο,μ+π,μ+ρ,ν+ξ,ν+ο,ξ+ο,ο+π,π+ρ,ρ+?。16个三相区:α+β+θ,α+θ+ι,α+ι+κ,α+κ+?,β+γ+η,β+η+θ,γ+δ+η,δ+ε+ζ,δ+ζ+η,κ+λ+?,λ+μ+ρ,λ+ρ+?,μ+ν+ο,μ+ο+π,μ+π+ρ,ν+ξ+ο。  Fe-Pt-Ho三元合金相图500℃的等温截面由19个单相区,35个两相区和17个三相区组成。19个单相区:α(α-Fe),β(Fe3Pt),γ(FePt),δ(FePt3),ε((Pt,Fe)),ζ(HoPt5),η(HoPt3),θ(HoPt2),ι(Ho3Pt4),κ(HoPt),λ(Ho5Pt4),μ(Ho5Pt3),ν(Ho2Pt),ξ(Ho3Pt),ο(Ho),π(Fe2Ho),ρ(Fe3Ho),?(Fe23Ho6),σ(Fe17Ho2)。35个两相区:α+β,α+θ,α+ι,α+κ,α+σ,β+γ,β+θ,γ+δ,γ+η,γ+θ,δ+ε,δ+ζ,δ+η,ε+ζ,ζ+η,η+θ,θ+ι,ι+κ,κ+λ,κ+σ,λ+μ,λ+?,λ+σ,μ+ν,μ+π,μ+ρ,μ+?,ν+ξ,ν+π,ξ+ο,ξ+π,ο+π,π+ρ,ρ+?,?+σ。17个三相区:α+β+θ,α+θ+ι,α+ι+κ,α+κ+σ,β+γ+θ,γ+δ+η,γ+η+θ,δ+ε+ζ,δ+ζ+η,κ+λ+σ,λ+μ+?,λ+?+σ,μ+ν+π,μ+π+ρ,μ+ρ+?,ν+ξ+π,ξ+ο+π。  在900℃和500℃时,共有九种二元化合物Ho3Pt,Ho2Pt,Ho5Pt3,Ho5Pt4,HoPt,Ho3Pt4,HoPt2,HoPt3以及HoPt5稳定存在于三元合金Fe–Pt–Ho体系中;通过实验澄清了Fe5Ho在二元合金中是否存在这一争议性的问题;在加入Fe后Ho3Pt4并未出现类似R3Pt4(R=Pr,Nd)分解为相邻两相RPt和RPt2(R=Pr,Nd)的现象。  我们采用电弧熔炼浇铸法和退火处理,制备了系列合金:其中,A为(Tb1-xHox)0.2Pr0.8(Fe0.4Co0.6)1.88C0.05(x=0,0.2,0.4,0.6,0.7,0.8,0.9,1);B为(Tb0.4Dyx Ho0.8-x)0.2Pr0.8(Fe0.4Co0.6)1.88C0.05(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)合金,经XRD分析表明,合金结构均为单一的立方Laves相。对于合金A,其磁致伸缩性能随着Ho元素含量的增大,先减小后增大再急剧减小,当x=0.8时,样品磁致伸缩最大(504PPm)。对于合金B,当x=0.3时,合金的磁致伸缩值达到最大值(565.7PPm)。我们从合金B 中选出最优配比的(Tb0.4Dy0.3Ho0.5)0.2Pr0.8(Fe0.4Co0.6)1.88C0.05合金制备成粘结样品。并研究了粘结样品在四种不同磁场(0Oe、4KOe、8KOe、12Koe)下取向固化后的组织形态和磁致伸缩性能。还研究了这些取向粘结样品在五种预压应力(0MPa、5MPa、9MPa、13MPa、17Mpa)下的磁致伸缩性能变化,粘结样品在8KOe磁场下取向固化后在17MPa预应力下磁致伸缩性能达到最大值(489.9 PPm)。
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