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）和金相觀察對合金的相組成進行分析，并對其磁致伸縮系數(shù)進行測量。經(jīng)過真空磁場熱處理后，對Fe-Ga-Al合金的結構和磁致伸縮性能進行研究。結果表明，真空磁場熱處理后Fe- Ga- Al 合金磁致伸縮系數(shù)均有提高，其中Fe₈₂Ga₉Al₉合金經(jīng)磁場熱處理后，磁致伸縮達到1.4×10^{- 6}；Fe₈₂Ga₁₅Al₃合金經(jīng)磁場熱處理后，其磁致伸縮增幅最大，比處理前增加165%。

　　真空磁場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 附近進行的熱處理的同時，施加外磁場使材料內部感生單軸各向異性，從而改善材料磁性的熱處理工藝。真空磁場熱處理因其能夠顯著改善金屬材料的結構、磁性等性能，在材料研究領域得到廣泛關注研究。研究發(fā)現(xiàn)，磁場熱處理可以提高TbxDy1- xFey 孿晶的磁致伸縮；條件適當?shù)拇艌鰺崽幚砜梢源蟠蟾纳芅d₂Fe₁₄B/ Fe₃B 納米交換耦合磁體的矯頑力和剩磁比。磁場熱處理可以有效地調控磁疇分布狀態(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（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磁致伸縮、很高的強度、良好的機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 的低場下獲得了高達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234×10^{- 6}。Al 替代Ga，可以進一步降低Fe-Ga 磁致伸縮合金的成本，同時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前對Fe-Ga-Al 合金進行研究的主要工作。為了進一步提高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熱處理裝置對Fe₈₂Ga_18-xAl_x 合金系列樣品進行磁場熱處理，進而對該系列合金的磁致伸縮變化進行研究，從而為提高此類材料的磁致伸縮性能探索新的方法和途徑。

1、實驗方法

　　采用高純度的Fe（99.8 wt.%）、Ga（99.99 wt.%）、Al（99.99 wt.%）為原材料，按照化學計量成分配制后在充入氬氣的電弧爐中反復翻轉熔煉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行均勻化退火。每個樣品錠的重量為5 g，成分及均勻化熱處理條件如表1 所示。

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

　　利用Philips X’Pert MPD 型X射線衍射儀對化合物的相組成進行分析研究，實驗中采用Cu的Kα 線進行結構測量。利用XJX- 300 金相顯微鏡對合金顯微組織進行研究。樣品經(jīng)細砂紙打磨，然后加拋光粉進行拋光，再用FeCl3 水溶液腐蝕后制成用作光學顯微觀察的樣品。

　　在PZT- 2A 差熱分析儀上測得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。結合磁場熱處理溫度選擇規(guī)律，我們將Fe82Ga18- xAlx (x=3, 9, 12)合金樣品進行磁場熱處理的溫度確定為550℃。將待處理樣品標注方向后封入真空石英管中，按照垂直于應變方向置入自行研制的真空磁場熱處理爐中，磁場熱處理條件如表1 所示。

3、結論

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

　　(1) 真空磁場熱處理使Fe82Ga18-xAlx(x=3,9,12)合金樣品的磁致伸縮整體提高，飽和場減小。其中Fe82Ga9Al9 合金經(jīng)磁場熱處理后，磁致伸縮達114×10- 6，為目前多晶Fe- Ga- Al 合金系中報道的最高值。表明真空磁場熱處理對于提高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)磁場熱處理后，其磁致伸縮增幅達165%。