● 摘要
摘 要
TbDyFe超磁致伸缩合金具有电磁能与机械（声）能的转换功能，是能量转换材料，特别是声波换能器的重要材料，在国防、航空航天等高科技领域具有广阔的应用前景。我国目前正处于研究阶段，为了提供高性能的TbDyFe超磁致伸缩材料，以便换能器等领域应用，本文对Tb0.3Dy0.7Fe1.95超磁致伸缩材料的铸造及生长工艺进行了研究，着重致力于通过改进工艺来提高大尺寸Tb0.3Dy0.7Fe1.95超磁致伸缩材料的磁致伸缩性能，以满足更大功率器件的使用需求，且使其铸造、生长工艺规范化，为以后的工业化生产奠定基础。
本文通过研制TbDyFe合金的铸造模具，实现了批量铸棒的目的。并且采用区域定向凝固的方法，通过工艺优化，制备了具有良好性能的Ф10mm×200mm、Ф20mm×200mm、Ф30mm×255mm三种不同尺寸的Tb0.3Dy0.7Fe1.95取向晶体，并对其工艺的稳定性和均匀性进行了分析，主要得到以下结论：
实验表明，圆柱体模具+45#钢模具管的组合是目前浇铸TbDyFe合金棒材，比较合适的模具制作方式。用此方法浇铸出的TbDyFe长棒完整且表面光洁，并且可以通过控制炉料的方法来消除浇铸缩孔。
对于Ф10mm和Ф20mm两种尺寸的TbDyFe晶体来说，使用区熔法定向凝固，生长速度为240mm/h时，均可控制生长条件实现高度<110>取向。使用该方法制备的Ф10mm和Ф20mm两种尺寸的Tb0.3Dy0.7Fe1.95取向晶体，在1000Oe磁场10MPa预应力下的室温磁致伸缩分别达到1130ppm和981ppm。为了实际应用考虑，成功制备了磁致伸缩性能均匀的<110>取向Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金棒，这两种尺寸的合金棒在1000Oe磁场中磁致伸缩不均匀度都小于14%。
对于Ф30mm的TbDyFe晶体来说，小尺寸晶体生长工艺已经不能满足其需求，实验中通过增加冷却强度，抑制径向散热的方式，调整固液界面形态，使样品获得了良好的轴向<110>择优取向，1000Oe磁场10MPa预应力下的室温磁致伸缩达到1012ppm。通过对大量合金棒磁致伸缩性能的表征，证明使用此工艺制备的TbDyFe取向晶体具有良好的磁致伸缩性能均一性和一致性。
关键词：大尺寸TbDyFe合金、巨磁致伸缩、定向凝固