【摘 要】
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Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金凭借室温下饱和磁致伸缩系数高、机电耦合系数高、能量输出大、响应速度快、能量密度高及非接触驱动等特点被广泛应用于声纳、致动器、精密机械、传感器、自适应控制系统等功能器件的制造,是一种重要的磁功能材料。Tb0.27DY0.73Fe1.95合金的功能相（Tb,Dy）Fe2相具有立方Laves相结构,沿易磁化轴取向将具有更好的磁致伸缩性能。有效控制晶体取向
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Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金凭借室温下饱和磁致伸缩系数高、机电耦合系数高、能量输出大、响应速度快、能量密度高及非接触驱动等特点被广泛应用于声纳、致动器、精密机械、传感器、自适应控制系统等功能器件的制造,是一种重要的磁功能材料。Tb0.27DY0.73Fe1.95合金的功能相（Tb,Dy）Fe2相具有立方Laves相结构,沿易磁化轴<111>取向将具有更好的磁致伸缩性能。有效控制晶体取向及组织结构是提高Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金磁致伸缩性能的主要途径。将梯度强磁场作用于Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金的凝固过程,通过磁化力、洛仑兹力和磁力矩的耦合控制作用,有望实现对Tb0.27DY0.73Fe1.95合金凝固组织和性能的综合调控并制备出磁致伸缩梯度功能材料。本文分别将梯度和均恒强磁场作用于不同冷却速率的Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金的凝固过程。研究了磁场梯度、磁感应强度及冷却速率对合金磁致伸缩性能、磁性能及（Tb,Dy）Fe2相取向行为的影响;使用磁力显微镜（MFM）研究了磁畴形貌与Tb0.27DY0.43Fe1.95合金磁学性能之间的关系;在使用EBSD研究（Tb,Dy）Fe2相与（Tb,Dy）Fe3相的取向行为及其相互关系的基础上,讨论了磁场梯度、磁感应强度及冷却速率对（Tb,Dy）Fe2相取向行为的控制机制。主要研究结果如下所述:（1）在合金凝固过程中无论有、无均恒强磁场作用,合金的磁致伸缩性能、饱和磁化强度和（Tb,Dy）Fe2相的取向在试样中呈均匀分布;而施加梯度强磁场后试样的上述参数均沿磁场梯度方向呈梯度变化,且梯度变化的程度随|BdB/dz|的增大而增大。试样靠近磁场中心位置区域的磁致伸缩性能、饱和磁化强度和（Tb,Dy）Fe2相沿<111>取向的程度明显高于其它区域。磁化力驱动（Tb,Dy）Fe2相在试样中迁移及磁力矩同磁化力共同作用引起（Tb,Dy）Fe2相的取向行为发生变化是诱发合金的磁致伸缩性能、饱和磁化强度和（Tb,Dy）Fe2相的取向呈梯度变化的主要原因。（2）梯度强磁场下随着冷却速率的升高,合金的磁致伸缩性能、饱和磁化强度和（Tb,Dy）Fe2相的取向呈梯度变化的程度减小。当冷却速率增大至60℃C/min时,合金的磁致伸缩性能及饱和磁化强度沿磁场方向几乎呈均匀分布,合金各区域中（Tb,Dy）Fe2相的取向呈随机分布。随着冷却速率的增大,磁场作用时间减少导致磁化力驱动（Tb,Dy）Fe2相在试样中迁移及磁力矩同磁化力共同作用引起（Tb,Dy）Fe2相的取向行为发生变化的能力变弱是合金的组织和性能呈梯度分布程度减小的主要原因。（3）均恒强磁场的作用使Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金磁畴形貌由条纹状向条纹状和圆点状混合分布转变。不同磁感应强度下磁畴宽度和对比度由大到小依次为4.4T、11.5T、8.8T和0T。相应的试样磁致伸缩性能、饱和磁化强度和磁化速率由大到小也依次为4.4T、11.5T、8.8T和0T。梯度强磁场使合金磁畴宽度沿磁场梯度方向呈梯度递增变化;试样的磁致伸缩性能、饱和磁化强度和磁化速率也沿磁场梯度方向呈梯度递增变化。均恒强磁场下,试样的磁畴宽度及对比度、磁致伸缩性能、饱和磁化强度和磁化速率均随着冷却速率的增加而降低。梯度强磁场下,试样的磁畴宽度及对比度、磁致伸缩性能、饱和磁化强度和磁化速率沿磁场梯度方向呈梯度递增变化的趋势随着冷却速率的增加而减弱。（4）在不同磁场条件下凝固后,当（Tb,Dy）Fe2相分别沿<111>、<110>、<112>和<113>方向取向时,与其相邻的（Tb,Dy）Fe3相沿<241>、<110>、<221>和<233>方向取向。在低磁感应强度下,随着冷却速率的降低（Tb,Dy）Fe2相的取向由随机分布向<110>、<113>、<112>和<111>方向逐渐转变。在高磁感应强度下,随着冷却速率的升高（Tb,Dy）Fe2相的取向由<110>、<113>向<112>、<111>方向转变。梯度强磁场作用下,先析出的（Tb,Dy）Fe2相在磁力矩和磁化力共同作用下发生<111>取向并偏聚在接近磁场中心位置,凝固末期析出的（Tb,Dy）Fe2相由于磁场作用时间有限而不发生明显的<111>取向及迁移行为。
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