元素替代對(duì)Ni-Co-Mn-Sn磁致形狀記憶合金組織結(jié)構(gòu)與性能的影響.pdf

1、鐵磁形狀以記憶合金(Ferromagnetic shape memory alloys，F(xiàn)SMAs)同時(shí)具有形狀記憶效應(yīng)和磁性能，因?yàn)槠渚哂卸喙δ苄再|(zhì)而引起了廣泛關(guān)注，這些性能包括顯著的磁誘導(dǎo)形狀記憶效應(yīng)，磁電阻效應(yīng)和磁熱效應(yīng)等。
　　Ni-Mn-Sn磁致形狀記憶合金的形狀記憶機(jī)理是磁致相變。母相在接近馬氏體相變溫度時(shí)，如果施加磁場(chǎng)會(huì)誘發(fā)馬氏體相變，則會(huì)引發(fā)合金的宏觀形變。磁致相變的驅(qū)動(dòng)力是奧氏體母相與馬氏體相之間的塞曼能，它的輸

2、出應(yīng)力較高，可達(dá)100 MPa，比傳統(tǒng)Ni-Mn-Ga磁誘導(dǎo)馬氏體變體重排所輸出的2～5 MPa應(yīng)力高得多。Ni-Mn-Sn合金母相與馬氏體相表現(xiàn)出不同的鐵磁交換，兩相飽和磁化強(qiáng)度差△M增大，即提高了塞曼能。
　　Ni-Mn-Sn合金中，馬氏體相變溫度與平均電子濃度e/a有關(guān)，可以通過改變?cè)亟M成和元素替代兩種主要方法來改變馬氏體相變溫度。在該類合金中添加第四組元Co，Cu，F(xiàn)e等元素，可以提高合金的馬氏體相變溫度，且降低誘發(fā)馬氏

3、體相變所需磁場(chǎng)。
　　因此本課題通過改變合金成分，研究了Ni-Co-Mn-Sn合金不同組分以及元素替代對(duì)其組織結(jié)構(gòu)和性能的影響，分析元素替代對(duì)Ni-Co-Mn-Sn合金組織結(jié)構(gòu)、相變溫度、相變滯后、相變溫度跨度以及磁性能的影響，目的是獲得相變滯后小、相變溫度區(qū)間小、兩相飽和磁化強(qiáng)度差大的合金。
　　通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得Ni50-xCoxMn41Sn9(x=6，8，9，10，11)，Ni50-xCoxMn43Sn7(x=8，11，12

4、)，Ni41-xCuxCo9Mn40Sn10(x=0，0.5，1，2)，Ni40.5Co9.5Mn40Sn10-xAlx(x=0，0.5，1，2，3)合金馬氏體相變溫度均為室溫以上，室溫下為多種馬氏體混合狀態(tài)，主要相為非調(diào)質(zhì)四方結(jié)構(gòu);元素替代使合金晶格參數(shù)發(fā)生變化，增加Co含量使a增大，c減小，晶胞體積增大，Cu和Al含量的增加使a減小，晶胞體積減小。Ni37Cu4Co9Mn40Sn10合金馬氏體相變溫度為室溫以下，室溫下為L21結(jié)構(gòu)的

5、奧氏體。
　　合金相變溫度隨成分變化明顯，Co，Cu，Sn元素含量的增加使相變溫度下降，增加Al含量使相變溫度上升;Ni40.5Co9.5Mn40Sn10-xAlx合金體系，電子濃度和晶胞體積對(duì)合金相變溫度的影響中，后者占主要作用;Ni50-xCoxMn41Sn9合金體系的相變滯后As-Mf隨Co元素含量的增加而增大;Ni37Cu4Co9Mn40Sn10合金中獲得了3.44℃的馬氏體相變區(qū)間，有利于實(shí)現(xiàn)大的磁熵變。
　　Co