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第 29 卷 第 3 期 2009 年 6 月 航空材料学报 J OU RNA L OF A E R ONA UT IC A L MA T E R IA L S V 0 1 ． 29 ． No． 3 J une 200 9 粉末烧 结法制备 AI／ T bo ． 3 Dy0． 7 F e1 ． 9 5 磁致伸缩 复合材料 江 民红 ， 顾正飞 ， 刘心宇 ， 成 钧 ， 周 秀娟 ( 桂林 电子科技大学 信息材料科学 与工程 系 ， 广西 桂林 541004 ) 摘 要 ： 采用粉末烧结法制备 了 A1 ／ Tb。 Dy。 Fe 成 、 磁致伸缩 、 抗压强度等性能的影响 。研究结果表 明， 600 o C 烧结时 ， 烧结体 中仍 主要存在 A1 与 GMM 合金 相 ， 烧 磁致 伸缩复合 材料 ， 研究 了烧结 温度对 烧结体 的显 微结构 、 相 组 结获得较理 想的相分 布状态。随着烧结温度 的增加 ， 复合体 中非 GMM 相越来越 多 ， 原 始相减 少。当 1200 oC烧结 时 ， 烧结体 中主要存在杂相 ， 已几乎没有 GMM 相 。随着烧 结温度 的增加 ， 复合 材料 的 和抗压强 度明显下 降 ， 烧 结 温度 为 600 ℃ 时， 烧结体的 和抗压强度最 大 ， 分别为 405 × 10 和 61． 71MPa。其不足是 ， 复合材料仍呈现 明显 的脆性 特征 。 关键词 ： 粉末烧结 ； 磁致伸缩 ； A1 ／Tb。 Dy。 Fe 中图分 类号 ： TB 332 ； 复合材料 ； 脆性 文献标识码 ： A 文章编 号 ： 1005 5053( 2009 )03-00 13— 04 与 传统 的声 学材 料 压 电 陶瓷 ( PZT ) 或 Ni ， c 等 磁 致 伸 缩 材 料 相 比 ， 稀 土一 铁 系 超 磁 致 伸 缩 材 料 ( GMM) 具 有 更优 异 的 性 能 ， 例 如 ， 在 室 温 下就 具 有 巨大 的磁 致 伸 缩 应 变 ， 应 变 量 高 达 1500 ～2000 X 10～， 为压电陶瓷的几倍 ， Ni ， C 的几十倍 ， 具有高的 能 量 密 度 ( 14000 ～25000J／ m ) 和 高 的 能 量 转 化 效 率 。此外 GMM 还具 有声 速 低 、 软 磁 性好 、 磁 各 向异 性抵消 等特点 ， 同时其居里温度 高达 600 ～700K 。 因此 ， Terfenol— D 在水声换能器 、 大功率执行器、 控制 器 、 有 源 消振 以及力 、 位 移传感 器 等方 面得 到 了越 来 越广 泛 的应 用 。 当然 ， GMM 也 存 在 一 些 缺 陷 ，如 脆 性 过 高 、 高 频 涡 流效 应及 相对 高 的 饱 和 场 等 ， 引起 了 国 内外 科 学 家们 的广 泛 关 注 。如 为 了 降低 涡 流 效 应 ， 发 明 了 树 脂 粘 结 稀 土 铁 系 超 磁 致 伸 缩 复 合 材 料 ( GMPC) I s] 。虽然 GMPC 能够 显 著 减 少 涡 流效 应 ， 同时具有成本低 、 成型性好 、 磁致伸缩量仍保持较高 的量值等优点， 但 由于 GMPC 复合材料 的基体普遍 采 用 的仍 是脆 性 较 大 的环 氧 树 脂 ， 因此 脆 性 仍 然 制 约着 GMM 的实用 化 。因此 ， 克 服 GMM 的脆 性 成 为 GMM 的一 个 研 究 热 点 。为 了改 善 GMM 的力 学 性 收稿 日期 ： 2008— 09— 02 ； 修订 日期 ： 2008— 10— 16 基金项 目： 广西 自然科学 基金 资助项 目( 桂科基 0575095 ) ； 国家 自然科学基金资助项 目 ( 50661002) 作者简介 ： 江 民红 ( 1978一 ) ， 男 ， 讲 师 ， 主要研究 领域 为磁 性功能材料 ， ( E-mail) jmhsir@ tom． cor n 。 能 ， 通 常用 韧 性金 属 进 行掺 杂 ， 如 以 Al 元 素来 替 代 部分 Fe。研 究表 明 ， Al 对 Fe 的替代提 高 了电阻 率 、 抗压强度和延展性 ， 降低 了各向异性， 同时保持较大 的磁 致伸 缩系 数 ， 不失 为 一 种研 究 方 向 究则根据 Al 的延展性好、 熔点低 、 物丰价廉等特点 ， 首次 以 A1为 基体 、 采 用 粉末 烧 结 法 制 备 了 A1 ／ Tb。 Dy。 ， Fe 磁 致伸缩 复 合材料 ， 并 研 究 了烧 结 温度 对 烧结体的显微结构 、 相组成 、 磁致伸缩性 能、 密度等 性能的影 响。就 目前所掌握 的资 料看 ， 以 Al 为基 体 、 采用粉末烧结法制备 A1 ／ Tb。 Dy。 Fe 缩 复合 材料 的研 究鲜 见报 道 ¨ 。 。本 研 磁致伸 1 实验方法与步骤 采用 纯 度 为 99． 95％ 的 Tb， Dy 与纯 度 为 99． 9％ 的纯 铁 ， 按摩尔 比为 0． 3：0． 7 ：1． 95 配料 ( 考虑稀 土 烧损 Tb 5％ ， Dy 5％ ) ， 将 配好 的料置 于真 空非 自耗 电 弧炉 中充氩熔炼 ， 炉体 真空度为 6 × 10～Pa ， 为使成 分均 匀 ， 翻熔 3 遍 ， 制得合 金铸 锭 。然后 ， 在无水 乙醇 介质保护下破碎 ， 用石油醚清洗三遍 ， 晾干， 筛分成尺 寸为 0 ～1251 xm 的合金颗粒。将所得合金颗粒与纯 度为 99． 99％纳米 Al 粉按质量比为 9： 1 配料， 充分混 合均匀后 ， 在 450MPa 的压力下压制成型 ， 保压 1min 后卸压 ， 脱模 得棒状坯体 。将所得坯 样分别 真空密 封 于石英 管 中， 依次 在 600℃ ， 700℃ ， 800℃， 1000℃ 和 1200℃下保温烧结 4 h， 随炉冷却获得烧结体试样 ， 所