论文部分内容阅读
铁磁形状记忆合金是一种集“传感”与“驱动”于一体的新型功能材料。最早发现的铁磁形状记忆合金是Ni-Mn-Ga合金,但该材料具有脆性大、驱动磁场门槛值高、Ga价格昂贵、磁感生应变稳定性和重复性低等不足,在实际应用中受到了限制。而Ni-Mn-X (Sn,Sb)合金由于具有巨磁阻、磁热效应、形状记忆效应和价格便宜等优点成为了人们研究的热点。制备该合金主要采用电弧熔炼、感应熔炼和甩带工艺,但是目前还很少有人系统地研究这三种凝固工艺对相变行为的影响。本文首先采用电弧熔炼、感应熔炼、甩带工艺制备了Ni50Mn50-xSnx (x=10,13)和Ni50Mn50-xSbx(x=10,13)合金,然后采用不同的退火工艺对样品进行了真空退火处理,通过差示扫描量热法(DSC)分析了相变温度、相变滞后等相变行为,采用高低温X射线衍射分析确定样品的相组成和晶体结构。获得的主要结论如下：1.XRD分析表明,采用不同工艺制备的Ni-Mn-Sn和Ni-Mn-Sb合金在高温下为L21奥氏体相,低温下为40马氏体相。2.不同凝固工艺表明,电弧熔炼的合金比感应熔炼的合金需更长的退火时间,甩带样品不退火即可发生马氏体相变。甩带工艺可以降低马氏体相变的起始温度(Ni50Mn40Sn10例外)和滞后温度(Ni50Mn37Sb13例外)。随冷速加快,晶胞体积有减小的趋势,对于Ni50Mn40Sb10合金,感应熔炼的晶胞体积最大,电弧熔炼的次之(相对减小了约0.6%),甩带的最小(相对减小了约2%)。3.不同合金成分表明,Ni-Mn-Sn和Ni-Mn-Sb合金的马氏体相变温度随电子浓度的增加而升高。由于Sn的原子半径大于Mn的原子半径,随着Sn含量的增加,合金的晶格常数有所增大,经电弧熔炼的Ni-Mn-Sn合金的增大量5%左右,甩带退火的Ni-Mn-Sn合金的晶胞体积增大了约0.7%。4.不同退火工艺表明,适当的退火处理可以减小合金的相变滞后。其中,甩带制备的Ni50Mn37Sn13合金经0.5h退火后相变滞后仅为10K。经退火处理,合金的晶格常数减小,电弧熔炼的Ni-Mn-Sn合金的晶格常数均减小了约0.1%；感应熔炼Ni50Mn50-x(x=10,13)合金的晶格常数分别减小了约1.5%和2.3%,这是由于均匀化退火,使内部间隙原子和杂质原子等点缺陷得到改善,导致Mn-Mn原子间距离减小。