题目：大直径Fe-Ga磁致伸缩合金棒材制备及性能研究

新型FeGa磁致伸缩合金具有磁致伸缩应变大、饱和磁化场低、磁导率高、机械性能良好、可热轧、成本较低等优点，是发展前景非常广阔的磁致伸缩材料。该合金本身的磁致伸缩各向异性决定了只有具备特定取向的材料才能获得最佳的磁致伸缩性能。然而目前FeGa合金高质量晶体的制备技术尚不成熟，单晶材料制备成本非常高，并且尺寸受到限制。若要将FeGa合金真正应用于大功率水声换能器技术等高技术领域，必须对大尺寸FeGa合金材料的制备进行研究。与小尺寸样品相比，大尺寸样品在定向凝固中的传热和传质过程将更为复杂，热流发散问题更加难以控制。本文对Ф30mm大直径新型Fe81Ga19磁致伸缩合金的制备工艺进行了研究。分别研究了感应加热区熔晶体生长和整体加热晶体生长中的工艺参数对大直径样品晶体生长宏观固-液界面形貌的影响。在感应加热区熔定向凝固法中，设计了用于减弱固-液界面周围热流发散的石墨保温套，改善宏观固-液界面凹度；引入液态金属冷却装置，形成液态金属和循环冷却水复合冷却，得到约为570K/cm的大温度梯度，进一步减小固-液界面凹度，促进柱状晶的稳定生长。采用整体加热定向凝固法，消除了感应电流对样品带来的趋肤效应和电磁搅拌等负面电磁效应；调整适当的工艺参数，控制宏观固-液界面凹度△h约为3.3mm，能满足大直径FeGa样品近似平直界面的柱状晶生长。最后连续生长了12根Ф30mm大直径FeGa合金取向多晶棒材，其中性能最高点处在17MPa预应力下磁致伸缩值可达213ppm，饱和磁化场约为400Oe。从总体上看，当前晶体生长工艺尚不稳定，磁致伸缩均匀性还有待提高。