[发明专利]具有超磁致伸缩系数的稀土硼化物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有超磁致伸缩系数的稀土硼化物及其制备方法。

背景技术

铁磁体在磁场的作用下会发生形状或者尺寸的变化，这一现象被称为磁致伸缩。一般强磁物质的磁致伸缩系数只有10^-5～10^-6数量级。二十世纪六十年代，发现重稀土金属的磁致伸缩达到10^-3数量级，但是这样大的磁致伸缩数值只有在极低的温度下才能出现，室温下无法使用。七十年代初，发现稀土与铁的立方Laves相化合物RFe₂，在室温下具有很大的磁致伸缩系数，但是RFe₂化合物具有很大的磁晶各向异性，在磁化时需要很高的外磁场，限制了应用范围。其后研制出的三元稀土化合物，利用磁晶各向异性常数符号相反的RFe₂和R′Fe₂化合物相互补偿，形成一种伪二元系化合物RxR′_1-xFe₂，可以在保持大磁致伸缩的同时，降低磁晶各向异性。这类材料被称为稀土巨磁致伸缩材料，最有代表性的就是TbDyFe合金(商业牌号Terfenol-D)。

TbDyFe超磁致伸缩合金具有室温超磁致伸缩性能和低磁晶各向异性，可以满足许多实际应用的低磁场需求，已成为当代的重要换能及信息转换材料。近年来，人们用Mn、Co、Si、Al、V等元素替换合金中的Fe原子，期望改善磁性和磁致伸缩性能。Clark等人认为有可能在四元合金Tb_xDy_1-x(Fe_1-yCo_y)₂系获得宽温域超磁致伸缩合金。四元Tb_0.36Dy_0.64(Fe_1-xCo_x)₂合金在-80～100℃宽温域具有超磁致伸缩特性。

近年来，小原子半径的H、B、C、以及Be等元素的添加，对RFe₂型超磁致伸缩合金性能的影响获得来了人们的广泛关注。其中B元素的添加能够抑制非立方结构相的出现，有效提高合金的磁致伸缩性能，如Dy_0.7Pr_0.3Fe₂、Tb_0.2Pr_0.8(Fe_0.4Co_0.6)_1.93等。轻元素H、B、C、Be由于原子半径小，它们既可作为间隙原子又可作为替代原子进入晶体点阵。一方面它们能引起点阵的膨胀或收缩，另一方面由于s或p电子的加入可能影响电子浓度、间接交换作用等其它因素，从而影响Laves相的形成和磁性。所以我们系统的研究了小半径B原子的引入对Tb_0.36Dy_0.64(Fe_0.85Co_0.15)_2-xB_x(x＝0.01～0.99)合金结构、磁性和磁致伸缩的影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有超磁致伸缩系数的稀土硼化物及其制备方法。

超磁致伸缩材料化学式为，Tb_0.36Dy_0.64(Fe_0.85Co_0.15)_2-xB_x，其中x＝0.01～0.99。

超磁致伸缩材料的制备方法包括如下步骤：

1)以质量百分浓度为99.9％的Tb、Dy、Fe、Co金属和Fe-B合金为原料，配制目标成分Tb_0.36Dy_0.64(Fe_0.85Co_0.15)_2-xB_x合金，其中x＝0.01～0.99，调节真空电弧炉的真空度到1×10^-4Pa～1×10^-3Pa，通入质量百分浓度为99.9％的氩气保护，反复熔炼多次获得均匀的铸锭；

2)在管式炉中进行，调节背底真空度达1×10^-4Pa～1×10^-3Pa，通入质量百分浓度为99.9％的氩气保护，在900～1100℃温度，保温24～120小时。