题目：宽温域稀土超磁致伸缩合金研究

TbDyFe超磁致伸缩合金是一种重要的智能材料，在许多高科技领域内有着广泛的实际应用。但是，其超磁致伸缩特性仅能保持在-20 ~ 60℃温度范围内，不能适应航空、航天等大温度变化环境的使用需求。本文成功研制了一种新型TbDyFeCo宽温域稀土超磁致伸缩合金，采用区熔定向凝固技术制备了在-80至100℃范围内具有高磁致伸缩性能的和取向晶体，并针对实际需求，对其磁-机械耦合和阻尼性能、力学性能和热膨胀行为进行了系统研究。 基于稀土亚点阵的磁性和过渡金属亚点阵的交换耦合作用对TbDyFe合金磁性转变温度的制约关系，设计并制备了Tb0.36Dy0.64(Fe1-xCox)2（x≤0.20）四元合金，在-80~100℃宽温度范围内具有超磁致伸缩特性。实验发现，增大Tb/Dy比例可以显著降低自旋再取向温度Tr；Co元素部分替换Fe可以提高居里温度，并有助于形成更多的磁致伸缩Laves相，且能部分补偿由于改变Tb/Dy比例所增大的磁晶各向异性；Tb0.36Dy0.64(Fe1-xCox)2合金在-80至100℃范围内的平均磁致伸缩温度系数，在x = 0.15时最小：在400 kA/m磁场中Δ λ/ΔT = 1.74 ppm/℃，远低于Tb0.3Dy0.7Fe2的2.98 ppm/℃。 成功制备出在-80~100℃范围内具有高性能的Tb0.36Dy0.64(Fe1-xCox)2（x≤0.20）宽温域超磁致伸缩合金和取向晶体。采用高生长速度制备的取向晶体具有发达的树枝晶凝固形态，符合单{111}孪晶系晶体生长机制，其室温和高温磁致伸缩“跳跃”效应都比低温下明显。Tb0.36Dy0.64(Fe0.85Co0.15)2合金和取向晶体在400 kA/m磁场15 MPa预压应力下的室温磁致伸缩分别达到1855和1847 ppm。为实际应用考虑，成功制备了磁致伸缩性能均匀的取向Tb0.36Dy0.64(Fe1-xCox)2合金棒，其在240 kA/m磁场中的磁致伸缩不均匀度小于6 %。 发现了取向Tb0.36Dy0.64(Fe1-xCox)2合金棒的磁-机械阻尼系数在不同应力振幅下随磁场变化的规律。通过准静态方法测量不同磁场下的应变-应力回线，计算了阻尼系数ΔW/W。结果表明，ΔW/W受最大压应力值（σm）和外磁场强度的影响：在零磁场中获得了最大的磁-机械阻尼系数，ΔW/W随磁场增加减小，并在临界磁场下出现与σm大小无关的交点；在零磁场和低磁场中，随σm的增大而降低，在高磁场中随σm的增大而增加。而且，10%Co替换Fe，可以提高ΔW/W。 此外，从实用化角度，分别测量了取向Tb0.36Dy0.64(Fe1-xCox)2合金棒在低偏磁场条件下的磁-机械耦合系数k33、室温以上的热膨胀系数和力学性能。实验发现：无预压应力时，k33随偏磁场增大出现最大值；施加10 MPa预压应力，可以提高强制磁致伸缩系数d33，但会造成低偏磁场中的k33值下降。在30~100℃范围内的平均线性热膨胀系数小于13 ppm/℃，而且随Co替换Fe而降低。Co替换Fe会降低合金棒的抗压强度。