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微量Ce元素掺杂对Fe81Al19合金组织、取向与磁致伸缩性能的影响规律
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作者:
作者单位:

1.沈阳工业大学 材料科学与工程学院 沈阳 包头稀土研究院 白云鄂博稀土资源研究与综合利用全国重点实验室 内蒙古 包头;2.沈阳工业大学 材料科学与工程学院 沈阳;3.沈阳工业大学 材料科学与工程学院 沈阳 110870;4.沈阳工业大学 材料科学与工程学院 沈阳沈阳工业大学;5.东北大学 材料各向异性与织构(教育部)重点实验室

作者简介:

通讯作者:

中图分类号:

TG142.77

基金项目:

国家自然科学基金项目(面上项目,重点项目,重大项目)辽宁省科技厅项目 辽宁省教育厅项目 沈阳市科技计划项目


Effect of trace doping Ce element on microstructure, texture, and magnetostrictive behavior of polycrystalline Fe81Al19 alloysHao Hongbo1,2,Li Weijie1,3, He Zhenghua1,3*, Zhou Lei1,3, Liu Jiande1,3, Zhang Haoyu1,3, Zhou Ge1,3, Sha Yuhui4, Chen Lijia1,3
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Fund Project:

The National Natural Science Foundation of China (General Program, Key Program, Major Research Plan)

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    摘要:

    Fe-Al合金兼具优异机械性能、低成本和中等磁致伸缩性能,是具有巨大应用潜力的新型磁致伸缩材料。本文利用电弧熔炼制备(Fe81Al19)100-xCex (x=0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4)合金,研究了微量稀土元素Ce对Fe81Al19合金的组织、织构和磁致伸缩性能的影响规律。结果表明:在Fe81Al19合金中添加微量Ce使等轴晶转变为柱状晶,并显著提升了有利的η织构体积分数。但柱状晶特征随着Ce含量提高逐渐减弱,导致了η织构的减弱和γ与α织构体积分数的提高。随着Ce元素含量的增加,晶界和晶粒内部区域形成大量富Ce的第二相。其中晶界处主要为富Ce-Al第二相,而在晶内为由Ce-Al包裹富Ce相的复合第二相。Fe81Al19Cex合金的磁致伸缩系数随着Ce含量升高呈现先升高后降低的趋势。当Ce含量为0.05%时,磁致伸缩系数达到峰值153 ppm,相对二元合金增幅达到89%。微量Ce元素添加导致Fe-Al合金磁致伸缩系数的提高,归因于更多的柱状晶包含更多准确η织构以及微量Ce元素固溶导致更多纳米异质相的形成。

    Abstract:

    Fe-Al alloys exhibit excellent mechanical properties, low cost, and moderate magnetostriction, making it a promising magnetostrictive material. The polycrystalline Fe81Al19Cex (x=0, 0.05, 0.10, 0.20, 0.30, 0.40) alloys were prepared by arc melting. The effect of trace doping rare earth elements Ce on the microstructure, texture, and magnetostrictive behavior of Fe81Al19 alloys was investigated. The trace doping of the Ce element transforms the equiaxed crystals into columnar crystals, thus significantly improving the volume fraction of favorable η (<001>//rolling direction) texture. The columnar crystal characteristics gradually weaken with the increase of Ce content, leading to weakening of η texture and an increase in the volume fraction of α and γ texture. With the increase of Ce content, a large amount of rich Ce phase formed at grain boundaries and within the grains. Among them, the phases in grain boundaries are mainly composed of rich Ce-Al phases, while the phases within the grains is a composite secondary phase of Ce-Al wrapped around the rich Ce phase. The magnetostriction of Fe81Al19Cex alloy increases first and then decreases with the increase of the Ce element. The peak magnetostriction of 153 ppm was obtained at the Ce element of 0.05%, with an enhancement of 89% compared to the magnetostriction of a binary alloy. This improvement in magnetostriction is attributed to more columnar crystals containing an accurate η texture and the solid solution of trace Ce element leading to the formation of more nanoheterogeneity.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

郝宏波,和正华,李伟杰,杨恩深,周磊,刘鉴德,张浩宇,周舸,沙玉辉,陈立佳.微量Ce元素掺杂对Fe81Al19合金组织、取向与磁致伸缩性能的影响规律[J].稀有金属材料与工程,,().[Hao Hongbo, He Zhenghua, Li Weijie, Yang Enshen, Zhou Lei, Liu Jiande, Zhang Haoyu, Zhou Ge, Sha Yuhui, Chen Lijia. Effect of trace doping Ce element on microstructure, texture, and magnetostrictive behavior of polycrystalline Fe81Al19 alloysHao Hongbo1,2,Li Weijie1,3, He Zhenghua1,3*, Zhou Lei1,3, Liu Jiande1,3, Zhang Haoyu1,3, Zhou Ge1,3, Sha Yuhui4, Chen Lijia1,3[J]. Rare Metal Materials and Engineering,,().]
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  • 收稿日期:2025-01-22
  • 最后修改日期:2025-02-22
  • 录用日期:2025-03-03
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