论文部分内容阅读
Ni-Mn基铁磁形状记忆合金由于在马氏体相变附近展现出许多独特的性能,例如形状记忆效应、磁热效应、磁电阻效应以及弹热效应等,从而引起了越来越多的关注。基于这些性能,这些合金在磁传感器、存储器以及磁制冷等方面有着广阔的应用前景。Ni-Mn-Al系列合金因具有价格低廉,力学性能较好等特点,逐渐成为当前研究的热点。本文系统研究了Ni-Mn-Al系列合金的结构、马氏体相变、磁性能及力学性能,主要内容如下:(1)通过真空电弧熔炼制备了Ni40CoxMn44-xAl16(x=5,7)多晶合金,采用X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、综合物性测试系统(PPMS)对合金的结构、相变及磁性能进行了研究。研究表明,该合金在室温主要由B2相和10M相组成。随着Co含量的增加,马氏体相变温度逐渐向高温方向移动,同时相变过程中伴随着较大的磁化强度的变化。由于马氏体和奥氏体具有不同的结构,导致材料的输运性质随温度发生明显的变化。当外加磁场为90 kOe时,x=5和7合金在各自的马氏体相变温度附近磁电阻的峰值达到-46.39%和-41.75%,表现出较大的磁电阻效应。(2)采用溶体快淬法制备了Ni43.3Mn31.5Fe11.7Al13.5合金条带,在1373 K温度下退火十分钟,并对其结构和性质做了系统的研究。研究结果表明,条带的表面由较大尺寸的晶粒组成,并在晶界处含有少量γ相。通过对合金条带磁性和输运性质的测量,证实了条带中存在铁磁奥氏体到弱磁马氏体的结构相变。在马氏体相变温度附近,合金条带的磁电阻的最大值达到-7.5%。在去磁场的过程中,由于部分奥氏体处于动力学钉扎状态不能重新转变为马氏体,导致磁电阻并没有恢复到初始值。(3)通过Fe、Co元素对Ni-Mn-Al合金进行共掺杂,详细的研究了不同Fe/Co比例对Ni40Co10-xFexMn33Al17(x=4,6,8)合金结构、磁性能及磁电阻性能的影响。研究表明,这类合金在室温主要由B2相和γ相组成,且随着Fe含量的增加,γ相的体积分数逐渐增大。随着Fe/Co比例增加,合金的马氏体相变温度逐渐向低温方向移动。当磁场为3 T时,样品x=4,6和8的最大磁熵变值分别为10.6,8.2和4.4 J/kg K。同时,在马氏体相变温度附近,x=4,6和8合金的最大磁电阻值分别达到-33.3%,-25.7%和-13.1%。另外,随着Fe含量的增加,合金的压缩强度和压缩应变都显著增强,表明γ相的存在能有效提高合金的力学性能。Ni-Co-Fe-Mn-Al合金具有较宽的工作温区、大的磁熵变和磁电阻效应、良好的力学性能等特点,使得该类合金有着非常广阔的应用前景。