NiCoMnSn磁性形狀記憶合金薄帶的馬氏體相變與組織結(jié)構.pdf

1、本文利用熔體快淬技術制備了名義成分為原子比Ni50-xCoxMn41Sn9(x=7,10,12)的鐵磁性形狀記憶合金薄帶。采用金相顯微鏡、SEM、XRD、TEM、DSC和VSM磁性測試等方法,系統(tǒng)地研究了三種不同成分NiCoMnSn薄帶的顯微組織、馬氏體相變行為及磁性能。
　　研究結(jié)果表明:采用熔體快淬技術制備的三種合金薄帶的厚度均在15μm到35μm之間,薄帶的實際成分與名義成分相符,沒有觀察到第二相。而Ni40Co10Mn41

2、Sn9和Ni38Co12Mn41Sn9塊體合金中有第二相析出,說明熔體快淬能夠有效抑制合金中第二相的生成。
　　表面SEM觀察發(fā)現(xiàn)薄帶主要由大小不一的微小等軸晶組成,僅有少量柱狀晶,晶粒的平均尺寸約為10~12μm。各薄帶在室溫下均能觀察到明顯的板條狀馬氏體組織。隨著熱處理溫度的升高和保溫時間的延長,薄帶的晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)榇执蟮牡容S晶。經(jīng)高溫熱處理后,Ni40Co10Mn41Sn9和Ni38Co12Mn41Sn9薄帶將重新析出第二相,且

3、第二相中Co的含量遠高于基體,而Ni43Co7Mn41Sn9薄帶仍未發(fā)現(xiàn)第二相析出。
　　斷口SEM觀察發(fā)現(xiàn)薄帶內(nèi)部主要為柱狀晶,其的長軸有垂直于薄帶平面分布的趨勢,呈現(xiàn)明顯的擇優(yōu)取向。隨著Co含量的升高,薄帶的斷裂方式由沿晶斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼐Ш痛┚Щ旌蠑嗔选?br>　　XRD和TEM分析表明室溫下薄帶的馬氏體相為正交結(jié)構,馬氏體變體呈帶狀,變體之間的界面比較清晰,呈直線型,各變體間呈孿晶關系,變體內(nèi)部分布著很多相互平行的馬氏體條。N

4、i40Co10Mn41Sn9和Ni38Co12Mn41Sn9薄帶中還觀察到一些周期性亞結(jié)構。
　　DSC分析發(fā)現(xiàn)三種薄帶均呈現(xiàn)典型的熱彈性馬氏體相變過程,其中Ni38Co7Mn41Sn9和Ni38Co12Mn41Sn9薄帶在冷卻和加熱過程中只發(fā)生一步馬氏體相變和逆相變,而Ni40Co10Mn41Sn9薄帶在冷卻和加熱過程中則分別發(fā)生兩步馬氏體相變和兩步逆相變。三種薄帶的馬氏體相變開始溫度(Ms)分別為200℃、119℃和50℃,與

5、相應的塊體合金相比均大幅降低。熱處理對馬氏體相變溫度的影響如下:對于Ni38Co7Mn41Sn9薄帶,400℃熱處理即導致相變溫度下降,但繼續(xù)升高溫度相變溫度不再變化;熱處理對Ni38Co12Mn41Sn9薄帶的相變溫度幾乎沒有影響;對于Ni40Co10Mn41Sn9薄帶,熱處理導致第一步相變溫度下降,而對第二步相變沒有影響。隨著Co含量的升高,由于價電子濃度的下降,薄帶的Ms點降低。
　　磁性能測試發(fā)現(xiàn)當磁場方向平行于薄帶平面時