Ni-Fe-Ga-Co鐵磁形狀記憶合金的定向凝固和組織分析.pdf

1、Ni-Fe-Ga-Co合金是近年來新發(fā)展的鐵磁形狀記憶合金,因其良好的塑性,較大的磁各向異性和較高的轉(zhuǎn)變溫度而備受關(guān)注?；诖?機械-熱的能量相互轉(zhuǎn)換,該合金同時展現(xiàn)了磁形狀記憶效應,巨磁致伸縮效應和磁熱效應,因而在智能磁驅(qū)動器和磁致冷方面具有廣闊的應用前景。
　　本文以Ni52Fe17Ga27Co4合金為研究對象,采用區(qū)域熔煉液態(tài)金屬冷卻(ZMLMC)定向凝固方法制備該合金,系統(tǒng)研究了該合金的定向凝固組織和擇優(yōu)取向。此外,本文報

2、道了通過ZMLMC法制備的大體積馬氏體單變體區(qū)(single-variant set)組織,并采用EBSD手段分析了該合金的馬氏體組織,揭示了磁疇和馬氏體間的耦合作用。
　　ZMLMC法是制備具有高度擇優(yōu)取向的定向凝固柱狀晶的有效方法。理論分析結(jié)果表明,高溫度梯度和低凝固速度有利于定向凝固的穩(wěn)定進行,并獲得成分穩(wěn)定且擇優(yōu)取向的粗大柱狀晶組織。在低溫度梯度和高凝固速度下,Ni52Fe17Ga27Co4合金凝固過程不穩(wěn)定,成分起伏嚴重

3、,出現(xiàn)了初生γ相,高溫β相沿<100>方向生長;在提高溫度梯度和降低凝固速度后,組織穩(wěn)定,無初生γ相,高溫β相沿<110>方向生長,室溫時為沿(222)面的單相馬氏體組織。
　　Ni52Fe17Ga27Co4合金的馬氏體為具有2層循環(huán)結(jié)構(gòu)的L10相。在位向差較小的晶界上,馬氏體可實現(xiàn)穿晶界生長。在高溫度梯度和低凝固速度下,獲得了大體積的穩(wěn)定馬氏體單變體區(qū)。該組織在大體積范圍內(nèi)具有取向一致的馬氏體孿晶片層,對于獲得巨磁致應變效應具有

4、重要的意義。EBSD分析顯示,單變體區(qū)內(nèi)部完整,無微孿晶。此外,馬氏體孿生面為(1?10)和(110)。
　　然而,局部內(nèi)應力促使局部馬氏體板條中形成了微孿晶。EBSD結(jié)果顯示,這些微孿晶通過分層孿生(hierarchical twinning)過程形成,亦即“孿晶內(nèi)的孿晶”。馬氏體中的內(nèi)應力可能來自于熱效應、晶界及馬氏體塊邊界的晶格畸變能和磁疇與馬氏體間的相互作用能等。
　　在無外磁場的條件下即可通過光學顯微鏡觀察到和馬氏