钒掺杂Tb0.34Dy0.66Fe1.95V0.05合金的宽温域巨磁致伸缩与低滞回特性研究

本研究通过优化Tb/Dy比例调控自旋重取向温度（Tsr）并引入钒（V）抑制杂相，成功设计出Tb0.34Dy0.66Fe1.95V0.05合金，其磁致伸缩系数（λa）达1310.75 ppm（室温）和1982.91 ppm（150 K），滞回仅1.7%，工作温域扩展至215 K（较Terfenol-D提升2.15倍），为高性能磁致伸缩材料（RFe2-based）设计提供新范式。

　　

Highlight

实验方法

样品制备：基于前期工作[24]，选用高纯Tb（99.9%）、Dy（99.9%）、Fe（99.95%）和V（99.95%）为原料，通过氩气保护下的电弧熔炼法制备Tb_0.34Dy_0.66Fe_1.95V_0.05合金锭。熔炼过程中通过磁搅拌反复熔融4次以确保成分均匀，最终切割为4 mm × 4 mm × 8 mm立方体样品。

结果与讨论

PXRD分析显示样品呈MgCu₂型Laves相结构（空间群Fd₃ˉm），无RFe₃杂相（图1a）。通过调控Tb/Dy比例使自旋重取向温度（T_sr）降至170 K（较Terfenol-D低85 K），结合V掺杂抑制杂相，实现215 K的宽工作温域。室温下λ_a达1310.75 ppm（20 kOe），滞回仅1.7%；150 K时因菱方-四方（R-T）相变，λ_a跃升至1982.91 ppm。

结论

本研究通过Tb/Dy比例优化与V掺杂协同策略，开发出兼具巨磁致伸缩（>1300 ppm）、超低滞回（<2%）和宽温域（215 K）的Tb_0.34Dy_0.66Fe_1.95V_0.05合金，其温度稳定性（2.6 ppm/K）显著优于Terfenol-D（5.6 ppm/K），为磁致伸缩材料在传感器/执行器中的应用提供新思路。