采用電弧爐熔煉方法得到Fe₈₂Ga_{18- x} Al_x (x=3, 9, 12)合金的多晶樣品。利用X 射線衍射（XRD）和金相觀察對(duì)合金的相組成進(jìn)行分析，并對(duì)其磁致伸縮系數(shù)進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)過(guò)真空磁場(chǎng)熱處理后，對(duì)Fe-Ga-Al合金的結(jié)構(gòu)和磁致伸縮性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，真空磁場(chǎng)熱處理后Fe- Ga- Al 合金磁致伸縮系數(shù)均有提高，其中Fe₈₂Ga₉Al₉合金經(jīng)磁場(chǎng)熱處理后，磁致伸縮達(dá)到1.4×10^{- 6}；Fe₈₂Ga₁₅Al₃合金經(jīng)磁場(chǎng)熱處理后，其磁致伸縮增幅最大，比處理前增加165%。

　　真空磁場(chǎng)熱處理是指將磁性材料置于真空環(huán)境中，在其居里溫度TC 附近進(jìn)行的熱處理的同時(shí)，施加外磁場(chǎng)使材料內(nèi)部感生單軸各向異性，從而改善材料磁性的熱處理工藝。真空磁場(chǎng)熱處理因其能夠顯著改善金屬材料的結(jié)構(gòu)、磁性等性能，在材料研究領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注研究。研究發(fā)現(xiàn)，磁場(chǎng)熱處理可以提高TbxDy1- xFey 孿晶的磁致伸縮；條件適當(dāng)?shù)拇艌?chǎng)熱處理可以大大改善Nd₂Fe₁₄B/ Fe₃B 納米交換耦合磁體的矯頑力和剩磁比。磁場(chǎng)熱處理可以有效地調(diào)控磁疇分布狀態(tài)、改善磁性材料的磁性能。

　　眾所周知，以d 電子層全空（Al）或d 電子層全滿(mǎn)（Ga） 的非磁性原子替代Fe 原子后形成的Fe 基合金具有顯著的低場(chǎng)磁致伸縮、很高的強(qiáng)度、良好的機(jī)加工性能和低廉的成本。研究發(fā)現(xiàn)Fe72.5Ga27.5 定向凝固合金在65Oe 的低場(chǎng)下獲得了高達(dá)271×10^{- 6} 的磁致伸縮。另有研究表明Fe₈₀Ga₁₅Al₅ 定向凝固合金的磁致伸縮達(dá)234×10^{- 6}。Al 替代Ga，可以進(jìn)一步降低Fe-Ga 磁致伸縮合金的成本，同時(shí)可望提高由此材料制成器件的工作壽命。然而，目前Fe- Ga- Al 合金的磁致伸縮還并不理想，因此，提高其磁致伸縮值是當(dāng)前對(duì)Fe-Ga-Al 合金進(jìn)行研究的主要工作。為了進(jìn)一步提高Fe- Ga- Al 三元系合金的磁致伸縮性能，采用自行研制的高真空磁場(chǎng)熱處理裝置對(duì)Fe₈₂Ga_18-xAl_x 合金系列樣品進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理，進(jìn)而對(duì)該系列合金的磁致伸縮變化進(jìn)行研究，從而為提高此類(lèi)材料的磁致伸縮性能探索新的方法和途徑。

1、實(shí)驗(yàn)方法

　　采用高純度的Fe（99.8 wt.%）、Ga（99.99 wt.%）、Al（99.99 wt.%）為原材料，按照化學(xué)計(jì)量成分配制后在充入氬氣的電弧爐中反復(fù)翻轉(zhuǎn)熔煉3 到4 次得到Fe₈₂Ga_{18- x}Al_x (x=3, 9, 12)合金樣品錠，然后將煉好的樣品錠用鉬片分別包裹后封入抽真空的石英管中進(jìn)行均勻化退火。每個(gè)樣品錠的重量為5 g，成分及均勻化熱處理?xiàng)l件如表1 所示。

表1 Fe₈₂Ga_18-xAl_x (x=3, 9, 12)合金樣品的成分、居里溫度和熱處理?xiàng)l件

　　利用Philips X’Pert MPD 型X射線衍射儀對(duì)化合物的相組成進(jìn)行分析研究，實(shí)驗(yàn)中采用Cu的Kα 線進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)量。利用XJX- 300 金相顯微鏡對(duì)合金顯微組織進(jìn)行研究。樣品經(jīng)細(xì)砂紙打磨，然后加拋光粉進(jìn)行拋光，再用FeCl3 水溶液腐蝕后制成用作光學(xué)顯微觀察的樣品。

　　在PZT- 2A 差熱分析儀上測(cè)得Fe82Ga18- xAlx(x=3, 9, 12) 合金樣品的DTA 曲線，升溫速率為10℃/min。由DTA 曲線分析確定合金樣品的居里溫度TC，具體數(shù)值列于表1。結(jié)合磁場(chǎng)熱處理溫度選擇規(guī)律，我們將Fe82Ga18- xAlx (x=3, 9, 12)合金樣品進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理的溫度確定為550℃。將待處理樣品標(biāo)注方向后封入真空石英管中，按照垂直于應(yīng)變方向置入自行研制的真空磁場(chǎng)熱處理爐中，磁場(chǎng)熱處理?xiàng)l件如表1 所示。

3、結(jié)論

　　對(duì)Fe82Ga18- xAlx (x=3,9,12) 多晶合金樣品進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理，通過(guò)與磁場(chǎng)熱處理前合金性能比較，結(jié)果表明磁場(chǎng)熱處理對(duì)Fe-Ga-Al三元系合金結(jié)構(gòu)和磁致伸縮性能具有顯著影響。具體如下：

　　(1) 真空磁場(chǎng)熱處理使Fe82Ga18-xAlx(x=3,9,12)合金樣品的磁致伸縮整體提高，飽和場(chǎng)減小。其中Fe82Ga9Al9 合金經(jīng)磁場(chǎng)熱處理后，磁致伸縮達(dá)114×10- 6，為目前多晶Fe- Ga- Al 合金系中報(bào)道的最高值。表明真空磁場(chǎng)熱處理對(duì)于提高Fe- Ga- Al 合金的磁致伸縮性能有顯著作用。

　　(2) 真空磁場(chǎng)熱處理后，F(xiàn)e82Ga18- xAlx 合金磁致伸縮的增加量隨Al 含量x 的降低有所提高。其中Fe82Ga15Al3 合金經(jīng)磁場(chǎng)熱處理后，其磁致伸縮增幅達(dá)165%。