Ni-Mn-Sb-Si鐵磁形狀記憶合金相變行為及磁熱性能研究.pdf

1、本文采用感應(yīng)熔煉的方法制備塊體材料Ni-Mn-Sb三元合金，Ni-Mn-Sb-Si四元合金和Ni-Co-Mn-Sb-Si五元合金，優(yōu)化合金成分設(shè)計(jì)與制備工藝，研究合金的組織結(jié)構(gòu)、相變和磁學(xué)特性，探究有序化熱處理、淬火熱處理對(duì)其馬氏體結(jié)構(gòu)相變和磁學(xué)性能的影響，同時(shí)對(duì)不同磁-結(jié)構(gòu)耦合狀態(tài)設(shè)計(jì)與磁熱效應(yīng)等相關(guān)方面進(jìn)行了研究。
　　研究結(jié)果表明，從合金中組織成分的均勻性，相變溫度，及磁熱性能等角度考慮，選擇的最優(yōu)基體為Ni50Mn38Sb

2、12合金，合金中有四種不同的馬氏體變體，為4O結(jié)構(gòu)馬氏體，合金在5T下的Sm為18.11J/kg，磁滯后為11.73J/kg，因而RCnet為34.34J/kg。向此成分的三元合金中摻雜Si元素，合金成分為Ni50Mn38Sb12-xSix(x=0.5,1,2,3），最終選擇的熱處理工藝有兩種：（1）淬火熱處理，即在900℃保溫24h后水淬；（2）有序化熱處理：在900℃保溫24h，720℃保溫2h，700℃保溫5h，500℃保溫20h

3、。從微觀組織均勻性，工作溫度區(qū)間，磁滯后等因素考慮，有序態(tài)NMSS0.5合金性能最優(yōu)，在5T下的Sm為9.42J/kg，磁滯后僅為2.2J/kg，因而RCnet為50.13J/kg遠(yuǎn)高于NMS12三元合金。在NMSS3合金中，兩種熱處理?xiàng)l件下的合金顯微組織中均存在成分不同的三種相，由EDS分析可得這三種相分別為先析出相和兩種析出相，且這兩種析出相為熱處理過程中產(chǎn)生的共晶相。同時(shí)在升/降溫過程中合金在高溫和低溫出現(xiàn)兩個(gè)一級(jí)結(jié)構(gòu)相變，而高溫

4、處并未發(fā)生明顯的一級(jí)磁相變，通過MFM測試結(jié)果可得，合金中的先析出相和析出相同時(shí)具有磁性，因此在高溫處未發(fā)生明顯磁相變的原因?yàn)槲龀鱿嗟囊患?jí)相變溫度高于Tc，一級(jí)相變和二級(jí)相變耦合。
　　因此向NMSS3合金中摻雜Co元素取代部分Ni元素以提高合金的Tc點(diǎn)，降低析出相的一級(jí)相變溫度，使其發(fā)生更大的磁相變，提高合金的ΔSm。合金成分為Ni50-xCoxMn38Sb9Si3(x=6，12）兩種合金的熱處理工藝為：900℃下保溫24h后水