Fe-Ga合金和Fe-Ga薄膜的組織成分和性能研究.pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類號：TB34學(xué)號：100080503018南昌航空大學(xué)南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文（碩士研究生）FeGa合金和合金和FeGa薄膜的組織薄膜的組織成分和性能研究成分和性能研究碩士研究生：潘津?qū)煟簭埑渴锝淌?、晏建武教授申請學(xué)位級別：碩士學(xué)科、專業(yè)：材料加工工程所在單位：航空制造工程學(xué)院答辯日期：2013年6月授予學(xué)位單位：南昌航空大學(xué)I摘要FeGa合金超磁致伸縮薄膜（GMF）是一種新型的功能薄膜，有望克服塊體FeGa合

2、金的缺點(diǎn)，具有比TerfenolD薄膜更加優(yōu)越的性能，因此，對FeGaGMF的研究，已日益受到人們的重視。本文采用真空感應(yīng)熔煉法制備了四種Fe100xGax(x=15，16，17，18)合金，研究并優(yōu)化了熔煉工藝；用磁控濺射方法制備了不同厚度的7種薄膜，用光學(xué)顯微鏡、XRD、掃描電鏡對FeGa合金和FeGa薄膜進(jìn)行了組織和性能表征，分析了FeGa薄膜形成機(jī)制。主要得到以下結(jié)果：(1)利用真空感應(yīng)熔煉爐熔煉FeGa合金時(shí)，熔煉爐內(nèi)的真空度

3、和電流強(qiáng)度對合金的燒損量影響較大，隨著真空度的降低，F(xiàn)eGa合金的燒損量減小。在一定的范圍內(nèi)，隨著電流的增大，F(xiàn)eGa合金燒損量增大。在一定的范圍內(nèi)，當(dāng)電流增大到使FeGa合金的熔煉溫度超過其沸點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)eGa合金中的成分會(huì)揮發(fā)，故電流的大小設(shè)置應(yīng)適當(dāng)；另外石英坩堝至模具的距離也會(huì)不同程度的影響合金鑄造性能。通過適當(dāng)增大電流強(qiáng)度、減小石英坩堝至模具的距離可以改善合金的鑄造性能。(2)Fe100xGax(原子含量，(x=15，16，17，1

4、8)四種合金的金相組織形態(tài)相同，合金中有部分的亞晶界，合金中的黑點(diǎn)為Ga的析出相。四種FeGa合金的維氏硬度隨著合金中Ga元素含量的增加，其硬度也越來越高。利用能譜儀對Fe83Ga17合金進(jìn)行成分測試結(jié)果表明，通過真空感應(yīng)熔煉得到的FeGa合金棒成分比較均勻。(3)不同的熱處理方式能使FeGa合金中出現(xiàn)有序無序轉(zhuǎn)變，形成不同的相，從而改變合金的磁致伸縮性能。其中淬火能使Fe83Ga17合金的磁致伸縮應(yīng)變增大。鑄態(tài)的Fe83Gal7合金微

5、觀組織中形成了晶粒較大的等軸晶，經(jīng)過淬火處理后形成了樹枝晶，退火后的晶粒形態(tài)變化不大，晶粒有一定程度的細(xì)化。(4)利用磁控濺射方法制備FeGa薄膜，結(jié)果表明磁控濺射功率對FeGa薄膜的厚度有影響，在50W100W范圍內(nèi)，隨著濺射功率的增加，薄膜的厚度也隨之增大，在功率為100W時(shí)，薄膜厚度達(dá)到最大162.16nm。經(jīng)過熱處理后的FeGa薄膜的組織發(fā)生了變化，內(nèi)部的缺陷減少了，薄膜變得更致密、更均勻。對熱處理后的FeGa薄膜測量了維氏硬度