>[0021 ] 實(shí)施例1:制備孔隙率為33.65%的泡沫Fe 73Ga27合金用電子天平秤取設(shè)計(jì)成分所需的原料，并多加3wt%的Ga燒損量，總重40g，其中使用純度99.99%的Fe和99.99%的Ga，將配好的原料放入真空非自耗電弧熔煉爐。
[0022]對(duì)真空非自耗電弧熔煉爐抽真空至5*10_3Pa，沖入1kPa氬氣洗爐后，再抽真空度至3*10_3Pa ;氬氣的體積百分比純度為99.99%。
[0023]然后充入氬氣熔煉至真空度為50kPa，在熔煉電流100A~150A下降配料進(jìn)行熔化，熔煉時(shí)間為5min，反復(fù)熔煉5次，制得合金錠。
[0024]熔煉5次是為了保證合金錠成分均勻性。
[0025]將合金錠用鉬絲線切割機(jī)加工成長(zhǎng)方體裝樣品
將合金試樣放入乙醇中，在50kHz的條件下，超聲清洗lOmin，清洗后放入烘箱內(nèi)于80°C條件下烘干30min，得到干凈試樣。
[0026]偏鋁酸鈉與尿素、研缽等移至手套箱，以保證制備時(shí)的偏鋁酸鈉不吸水，按40%的尿素質(zhì)量比稱(chēng)量20g總重的樣品。尿素與偏鋁酸鈉混合后用研缽研磨30min直至充分研細(xì)且混合均勻，移出手套箱；
選用0.25英寸內(nèi)徑的壓片機(jī)模具，將40%尿素含量的樣品在30MPa壓成圓片；將壓制的圓片樣品分別放入氧化鋁坩禍內(nèi)，放入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，先從20°C用20min升到220°C，保溫180min，使尿素充分蒸發(fā)在偏鋁酸鈉胚中形成孔隙，然后經(jīng)150min升到1500°C保溫180min，使多孔的偏鋁酸鈉胚充分燒結(jié)，最后從1500°C用180min降到200°C，燒結(jié)出直徑為0.25英寸的柱狀偏鋁酸鈉胚；
將塊狀合金錠放入噴鑄容器中，噴鑄容器為一個(gè)底端開(kāi)孔的石英管；然后用單輥旋淬爐進(jìn)行銅模噴鑄，將燒結(jié)出的偏鋁酸鈉柱狀胚放入銅模的孔中。將銅模放置在石英管下方，使放有偏鋁酸鈉胚的孔對(duì)準(zhǔn)石英管底端開(kāi)口，抽真空至3*10_3Pa，通入50kPa氬氣做保護(hù)氣氛，向石英管內(nèi)通入氬氣后加熱，合金溶液達(dá)到1350°C后保溫40s，噴射到銅模中的偏鋁酸鈉胚中，獲得含有偏鋁酸鈉的合金棒。
[0027]將含有偏鋁酸鈉的合金棒放入裝有體積濃度為3%的鹽酸溶液的容器中，將容器放入超聲波發(fā)生器，在超聲頻率為40kHz的條件下超聲浸泡處理，超聲浸泡時(shí)間按每Imm合金棒1min計(jì)算；超聲浸泡后將合金棒取出放入蒸飽水中在40kHz超聲頻率下超聲清洗3次，每次清洗時(shí)間按每Imm合金棒的長(zhǎng)度清洗5min計(jì)算；最后將材料在轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/min條件下離心。
[0028]圖1為孔隙率33.65%的泡沫Fe74Ga27磁致伸縮材料及塊體材料的磁致伸縮性能曲線，泡沫Fe74Ga2JM致伸縮材料最大的磁致伸縮系數(shù)為319ppm。
[0029]實(shí)施例2:制備孔隙率為47.88%的泡沫Fe 73Ga27合金
用電子天平秤取設(shè)計(jì)成分所需的原料，并多加3wt%的Ga燒損量，總重40g，其中使用純度99.99%的Fe和99.99%的Ga，將配好的原料放入真空非自耗電弧熔煉爐。
[0030]對(duì)真空非自耗電弧熔煉爐抽真空至5*10_3Pa，沖入1kPa氬氣洗爐后，再抽真空度至3*10_3Pa ;氬氣的體積百分比純度為99.99%。
[0031]然后充入氬氣熔煉至真空度為50kPa，在熔煉電流100A~150A下降配料進(jìn)行熔化，熔煉時(shí)間為5min，反復(fù)熔煉5次，制得合金錠。
[0032]熔煉5次是為了保證合金錠成分均勻性。
[0033]將合金錠用鉬絲線切割機(jī)加工成長(zhǎng)方體裝樣品將合金試樣放入乙醇中，在50kHz的條件下，超聲清洗lOmin，清洗后放入烘箱內(nèi)于80°C條件下烘干30min，得到干凈試樣。
[0034]偏鋁酸鈉與尿素、研缽等移至手套箱，以保證制備時(shí)的偏鋁酸鈉不吸水，按60%的尿素質(zhì)量比稱(chēng)量20g總重的樣品。尿素與偏鋁酸鈉混合后用研缽研磨30min直至充分研細(xì)且混合均勻，移出手套箱；
選用0.25英寸內(nèi)徑的壓片機(jī)模具，將60%尿素含量的樣品在30MPa壓成圓片；將壓制的圓片樣品分別放入氧化鋁坩禍內(nèi)，放入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，先從20°C用20min升到220°C，保溫180min，使尿素充分蒸發(fā)在偏鋁酸鈉胚中形成孔隙，然后經(jīng)150min升到1500°C保溫180min，使多孔的偏鋁酸鈉胚充分燒結(jié)，最后從1500°C用180min降到200°C，燒結(jié)出直徑為0.25英寸的柱狀偏鋁酸鈉胚；
將塊狀合金錠放入噴鑄容器中，噴鑄容器為一個(gè)底端開(kāi)孔的石英管；然后用單輥旋淬爐進(jìn)行銅模噴鑄，將燒結(jié)出的偏鋁酸鈉柱狀胚放入銅模的孔中。將銅模放置在石英管下方，使放有偏鋁酸鈉胚的孔對(duì)準(zhǔn)石英管底端開(kāi)口，抽真空至3*10_3Pa，通入50kPa氬氣做保護(hù)氣氛，向石英管內(nèi)通入氬氣后加熱，合金溶液達(dá)到1350°C后保溫40s，噴射到銅模中的偏鋁酸鈉胚中，獲得含有偏鋁酸鈉的合金棒。
[0035]將含有偏鋁酸鈉的合金棒放入裝有體積濃度為3%的鹽酸溶液的容器中，將容器放入超聲波發(fā)生器，在超聲頻率為40kHz的條件下超聲浸泡處理，超聲浸泡時(shí)間按每Imm合金棒1min計(jì)算；超聲浸泡后將合金棒取出放入蒸飽水中在40kHz超聲頻率下超聲清洗3次，每次清洗時(shí)間按每Imm合金棒的長(zhǎng)度清洗5min計(jì)算；最后將材料在轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/min條件下離心。
[0036]圖2為孔隙率47.88%的泡沫Fe74Ga27磁致伸縮材料及塊體材料的磁致伸縮性能曲線，其最大的磁致伸縮系數(shù)為301ppm。
[0037]圖3是為實(shí)施例1、實(shí)施例2及塊體材料磁致伸縮性能曲線的對(duì)比圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高性能宏觀泡沫態(tài)Fe 73Ga27磁致伸縮材料，其特征在于:Fe 73Ga27磁致伸縮材料為宏觀泡沫態(tài)形狀，其孔隙大小為20-100 μ m，孔隙率為30%-50%。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能宏觀泡沫態(tài)Fe 73Ga27磁致伸縮材料的制備工藝，其特征是: O按所述成分加燒損量進(jìn)行配料:用真空非自耗電弧爐冶煉母合金，對(duì)真空非自耗電弧熔煉爐抽真空至4*10-3~5*10_3Pa，沖入1kPa氬氣洗爐后，再抽真空度至2*1-3~3*10_3Pa ;氬氣的體積百分比純度為99.99% ； 然后充入氬氣熔煉至真空度為40kPa~50kPa，在熔煉電流100A~150A下將配料進(jìn)行熔化，熔煉時(shí)間為3min~5min，反復(fù)熔煉4~5次，制得合金錠， 2)將步驟I熔煉出的合金錠用鉬絲線切割機(jī)切割成的塊狀，用砂紙將合金塊表面磨掉以保證無(wú)氧化皮，用乙醇將合金塊表面清洗干凈，保持干燥狀態(tài)； 3)將偏鋁酸鈉與尿素、研缽移至手套箱，以保證制備時(shí)的偏鋁酸鈉不吸水，稱(chēng)量20g偏鋁酸鈉與尿素的混合物，混合物中尿素所占質(zhì)量百分比為40%~60%，尿素與偏鋁酸鈉混合后用研缽研磨30min直至充分研細(xì)且混合均勻，移出手套箱； 4)選用0.25英寸內(nèi)徑的壓片機(jī)模具，將不同尿素含量的樣品分別在30MPa壓成圓片; 5)將壓制的圓片樣品分別放入氧化鋁坩禍內(nèi)，放入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)出直徑為0.25英寸的柱狀偏鋁酸鈉胚； 6)將塊狀合金錠放入噴鑄容器中，噴鑄容器為一個(gè)底端開(kāi)孔的石英管；然后用單輥旋淬爐進(jìn)行銅模噴鑄，將燒結(jié)出的柱狀偏鋁酸鈉胚放入銅模的孔中，將銅模放置在石英管下方，使放有偏鋁酸鈉胚的孔對(duì)準(zhǔn)石英管底端開(kāi)口，抽真空至2*10-2Pa~2*10_3Pa，通入50kPa氬氣做保護(hù)氣氛，向石英管內(nèi)通入氬氣后加熱，達(dá)到1300°C ~1400°C后保溫30s~60s，噴射到銅模中的偏鋁酸鈉胚中，獲得含有偏鋁酸鈉的Fe73Ga27合金棒； 7)將含有偏鋁酸鈉的Fe73Ga27合金棒放入裝有體積濃度為3%的鹽酸溶液的容器中，將容器放入超聲波發(fā)生器，在超聲頻率為40kHz的條件下超聲浸泡處理，超聲浸泡時(shí)間按每Imm合金棒1min計(jì)算；超聲浸泡后將合金棒取出放入蒸飽水中在40kHz超聲頻率下超聲清洗3次，每次清洗時(shí)間按每Imm合金棒的長(zhǎng)度清洗5min計(jì)算；最后將材料在轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/min條件下離心；最終得到高性能宏觀泡沫態(tài)Fe73Ga2JM致伸縮材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備工藝，其特征在于所述的步驟5)中的燒結(jié)工藝為:先從20°C用20min升到220°C，保溫180min，使尿素充分蒸發(fā)在偏鋁酸鈉胚中形成孔隙，然后經(jīng)150min升到1500°C保溫180min，使多孔的偏鋁酸鈉胚充分燒結(jié)，最后從1500°C用 180min 降到 200 °C ο
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備工藝，其特征在于所述的步驟6)中的石英管底部孔直徑為0.7臟。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備工藝，其特征在于所述的步驟6)中的銅模的孔的直徑為7mm，得到直徑為7mm的合金棒。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高性能宏觀泡沫態(tài)Fe73Ga27磁致伸縮材料及其制備工藝。通過(guò)制備多孔偏鋁酸鈉前驅(qū)體在Fe73Ga27合金中引入孔提高其磁致伸縮性能，其孔隙大小為20-100μm，孔隙率為30%-50%，制備工藝采用真空噴鑄爐向銅模中噴鑄。本發(fā)明基于引入孔隙減少Fe73Ga27中磁疇旋轉(zhuǎn)的阻礙作用，開(kāi)發(fā)出宏觀泡沫態(tài)Fe73Ga27磁致伸縮材料，具有大磁致應(yīng)變、低驅(qū)動(dòng)場(chǎng)、較高的力學(xué)性能；采用本發(fā)明的方法制得的泡沫材料孔隙均勻，磁致伸縮系數(shù)超過(guò)300ppm，且工藝簡(jiǎn)便、成品率高，有利于推廣應(yīng)用。
【IPC分類(lèi)】C22C33-00, H01L41-20, C22C38-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104775068
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510153782
【發(fā)明人】胡姍姍, 馬天宇, 劉孝蓮, 周向志
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué), 杭州廣榮科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月2日