Fe-Ga 熔融纱线中巨型磁伸缩与微观结构的密切相关性
材料科学
2026-05-25 v1
摘要
磁应力各向异性和 <100> 取向对于促进 Galfenol (Fe-Ga) 的磁伸缩至关重要。鉴于单晶 Fe-Ga 技术实现困难且多晶材料磁伸缩较低，本研究探索了熔融纱线作为替代方案，通过稀土 (RE) 掺杂和优化冷却速度实现可控的 <100> 取向，满足所需的磁应力各向异性要求。制造了 Fe81Ga19 二元纱线和掺杂纱线（0.2 at.% Pr、1 at.% Pr 和 1 at.% Ce），并在各种冷却速度下进行实验。微观结构分析表明，RE 元素优先溶解于基体中，而次相形成在较高冷却速度下被抑制。RE 掺杂通过增强晶体应力能来提高磁伸缩，而冷却速度则作为有效的调节杠杆来最大化 <100> 取向。值得注意的是，掺 1 at.% RE 后熔点降低，使最佳取向相对于二元合金和 0.2 at.% RE 掺杂样品在较低的冷却速度下即可实现。达到最高 688 ppm 的磁伸缩值，是在 1000 rpm 速度制造的 1 at.% Ce 掺杂纱线。这些结果表明，稀土掺杂的熔融纱线是实现巨型磁伸缩的有前景的材料，为设计高度磁伸缩合金提供了实用的加工-取向-性能指南。
引用
@article{arxiv.2605.23624,
title = {Close correlation between giant magnetostriction and the microstructure in Fe-Ga melt-spun ribbons},
author = {Likun Chen and Mitsutaka Sato and Jiahao Han and Rie Y. Umetsu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.23624},
year = {2026}
}