Ni_(54)Mn_(25)Ga_(15)Al_6高温形状记忆合金的微观组织和相变行为(英文)

研究Ni54Mn25Ga15Al6高温形状记忆合金的微观组织、马氏体相变特性、力学性能和形状记忆效应。通过与Ni54Mn25Ga21合金对比,分析添加第四组元Al对Ni-Mn-Ga合金性能的影响。结果表明:Ni54Mn25Ga15Al6合金为单一的四方结构非调制马氏体相并呈片状的马氏体孪晶板条形貌。该合金的马氏体相变开始温度超过190°C,具有发展成为高温形状记忆合金的潜力。在Ni-Mn-Ga合金中添加Al会降低马氏体相变温度,这主要归因于Al添加引入的晶格尺寸因素的改变。添加Al元素能有效提高合金的强度和塑性,但降低合金的形状记忆性能。     

热处理工艺对Heusler型Ni2MnGa合金马氏体相变的影响

采用电弧熔炼法熔炼Ni48Mn31Ga21和Ni50Mn255Ga25两种合金,并对这两种合金进行了热处理,借助交流磁化率测定、金相显微镜观察、X射线衍射等手段研究了热处理工艺条件对非化学计量比的Ni48Mn31Ga21合金马氏体相变和结构有序度的影响.结果表明(1)Ni48Mn31Ga21合金相变特征温度为Ms=305K,Mf=297K,As=313K,Af=318K,居里温度Tc=366K;(2)与空冷态相比,淬火态的马氏体转变量降低,经过400℃退火后,随着保温时间t的延长,马氏体转变量上升,当t=50h时达到最大值;(3)Ni48Mn31Ga21合金经过900℃×4d+400℃×50h热处理后,有序度明显提高.     

定向凝固Ni_(47)Mn_(32)Ga_(21)多晶合金的结构、相变及磁特性

采用定向凝固方法制备了Ni47Mn32Ga21多晶合金,通过XRD谱和金相照片研究合金的结构,通过对合金磁化强度与温度关系、电阻与温度关系、磁化曲线和磁感生应变曲线的测量分析,研究了合金的相变、磁化特性及磁感生应变特性。结果表明:Ni47Mn32Ga21合金在室温(298K)时为四方结构马氏体相,晶格参数a=b=0.593 8 nm,c=0.553 1 nm。合金的马氏体相变起始温度Ms和终止温度Mf分别为309 K和295 K,逆马氏体相变起始温度As与终止温度Af分别为306 K和319 K,居里温度TC为365 K。室温无压力下,Ni47Mn32Ga21合金有较好的双向可恢复磁感生应变,其饱和磁感生应变值达到-700×10-6。     

Ga-Mn-Ni-Co磁驱动形状记忆合金的组织结构与相变

研究了Co掺杂对Ga2 MnNi磁性记忆合金马氏体相变行为、显微组织结构以及磁性能等的影响.结果表明:Co含量对Ga50 Mn25 Ni25xCox系列合金马氏体相变温度和晶格常数具有明显影响.Co原子数分数小于0.5％时,随着Co含量的增加,马氏体相变温度无显著变化,当Co原子数分数大于0.5％时,马氏体相变温度下降...     

定向生长Ni50-xMn29+xGa21(x=0~4)合金的相变与磁感生应变

采用定向凝固方法制备Ni50-xMn29+xGa21(x=0~4)系列多晶合金,并研究合金组分对马氏体相变温度和磁性能的影响。结果表明,当x≤3时,合金的马氏体相变温度Ms随着x的增大而升高,而马氏体相变滞后ΔT随x的增大而减小;当x=3时,Ms升高到309.6 K,居里温度Tc为360 K;但是随着合金中Mn继续替代Ni,即x=4时,Ms降低到283.2 K,Tc为362 K。室温下测量Ni47Mn32Ga21样品的磁感生应变,无应力下其饱和磁感生应变值达到了–700×10-6,对应的磁场强度为4.5×105 A/m     

Ni52Mn21+xGa27-x(x=0-5)磁性形状记忆合金的相变

研究了非化学计量成分的多晶Ni52Mn21+xGa27-x(x=0-5)系列合金的热弹性马氏体相变和磁相变.合金的马氏体相变温度Ms随Mn含量的增加而升高,当x＞4时,Ms已经升高到室温以上,而马氏体相变滞后△T随z的增大而减小;合金的磁相变温度TC随z增加而升高,但变化范围不大,在z＞2后,Tc保持在348 K左右.实验获得了一种具有实用前景的合金成分--Ni52Mn25Ga23合金,其马氏体相变温度在室温以上,相变滞后仅为5 K.     

Ni50Mn26Ga24-yFey（y=0-23）磁性形状记忆合金的相变

制备了以Fe代Ga的Ni50Mn26Ga24-yFey（y=0-23）系列合金，研究了掺杂元素Fe对合金的马氏体相变温度、居里温度及相结构的影响，确定了合金成分与相变之间的变化规律。结果表明：掺杂元素Fe对Ni-Mn-Ga合金的马氏体相变的影响较为显著，当Fe含量（原子分数，下同）y≥12时，合金不显示热弹性马氏体相变过程，在具有母相结构的基础上有明显的第二相析出。合金的M5随Fe含量的增加而增加，合金的Tc随e／a的增大而增大。     

快速凝固Ni48Mn33Ga19合金的加热相变组织和结构的研究

采用铜模吸铸式快速凝固法制备了非化学计量成分的Ni48Mn33Ga19合金,研究和比较了经常规冷却和吸铸式快速冷却工艺热处理后合金相变点以及组织和结构的变化规律。结果表明,加热相变过程均为两阶段相变过程;快速凝固工艺可使铸后热处理试样的相变温度接近室温;极高的冷却速率提高了组织均匀性;Ni48Mn33Ga19合金组织经热处理后由奥氏体转变成10层马氏体。     

Ni54Al25Fe21-xCox合金的马氏体相变和磁性转变

传统的β基Ni-Al-Fe形状记忆合金随Fe含量提高而呈铁磁性,因此可以发展为铁磁性形状记忆合金.通过金相显微分析、DSC、VSM和EDX方法,研究了Co含量x对Ni54 Al25Fe21-xCox合金马氏体相变和磁性的影响.发现该合金马氏体相变温度与x成正比关系,x每增加1at%,1623K淬火时马氏体相变温度约提高30K,1373K淬火时马氏体相变温度约提高38K.淬火温度降低会显著降低Ni54Al2Fe21-xCox合金的马氏体相变温度和Curie点Tc,但随着x的提高,淬火温度对马氏体相变温度和Tc的影响程度减小.Tc随x变化的幅度不大,在Tc-x曲线上出现最大值,为256K,对应于1623K淬火的Ni54Al25Fe19Co2合金.马氏体相变温度的变化与β相的平均s＋d总电子浓度变化有关,并首次提出Al含量和结构有序度两方面的变化共同影响Curie点.     

β基Ni52Ga28Fe20-xCox合金的马氏体相变和磁性转变

利用金相和SEM，XRD，DSC和VSM研究了Co含量x对Ni52Ga28Fe20-xCox合金马氏体相变和铁磁性的影响。结果表明：x≤6％时（原子分数，下同），Co代替Fe显著提高合金的马氏体相变温度，每1％Co可以使马氏体相变温度提高50K～60K，但对Curie点的影响不大。淬火温度从1423K降低到773K对马氏体相变温度的影响不大，但使Curie点提高20K-30K，其原因是母相的B2→L21转变导致的有序化程度提高。粉末试样X射线衍射发现1423K和773K2种温度处理后都只出现L10（2M）晶体结构类型的马氏体，并且合金粉末化后降低了马氏体相变温度和增加了γ相的析出，但块状Ni52Ga28Fe17Co3合金773K淬火后为14M型马氏体。     

Ni48Mn33Ga19合金的马氏体相变和磁性形状记忆效应

铁磁性Heusler型合金Ni2MnGa是近年来开发的新型磁控制功能材料，但其马氏体相变温度通常远远低于室温，不利于实际应用。本文研究了多晶Ni48Mn33Ga19合金的马氏体相变特征，发现该合金的马氏体相变温度已提高到室温以上。在室温下，分别测量了不同条件下制备的试样的磁场诱发应变，提出了增大材料磁致应变的有效方法。     

Formation of texture of Ni48Mn31Ga21 polycrystalline alloy by thermal simulation pack rolling technology

1 Introduction Heusler type Ni2MnGa magnetic shape memoryalloy, which is a new kind of functional material withferromagnetism and thermoelastic martensitictransformation, attracts the interests of many people allover the world in recent years. The alloy …     

Effect of thermal treatment and ball milling on microstructure and phase transformation of Ni−Mn−Ga−Nb alloys

To clarify phase transformation evolution of Nb-doped Ni−Mn−Ga bulk alloys after aging and ball milling, the microstructure and phase transformation of the aged and ball-milled dual-phase Nb-doped Ni−Mn−Ga alloys were investigated by SEM, EDS, XRD, DSC and susceptibility measurements. The as-cast alloys were mainly composed of the second phase with layer-shape and presented a reduced martensitic transformation with increasing the second phase content. The second phase transformed from layer-shape to dense bar-shape and the martensitic transformation was enhanced after being quenched at 1173 K. After aging at 673 and 873 K, the 3% Nb alloy with less second phase exhibited a single-step phase transformation, whereas the 6% Nb and 9% Nb alloys with more second phase exhibited a two-step martensitic transformation and Curie transition. The martensitic transformation and Curie transition of the as-milled dual-phase particles disappeared and were retrieved after annealing at 1073 K due to the recovery of high ordered structure of the matrix.     

单晶Ni_(52)Mn_(24)Ga_(24)的磁感生应变和磁增强双向形状记忆效应

铁磁性Heusler合金Ni2 MnGa是近年开发的磁控制功能材料 ,已发现该材料结合马氏体相变可以产生大磁致伸缩 (磁感生应变 )和磁控制形状记忆效应两种应用功能。用磁悬浮冷坩埚提拉设备沿 [0 0 1]方向生长了组分为Ni52 Mn2 4 Ga2 4 的单晶。室温时沿该单晶样品 [0 0 1]方向加磁场 ,在该方向获得了 - 0 6 %的大磁感生应变。当磁场方向垂直于 [0 0 1]方向时 ,样品在 [0 0 1]方向的磁感生应变值为 0 5 %。同时该单晶样品在室温附近还具有可由磁场增强和控制的双向形状记忆效应。无磁场作用时 ,降低温度 ,样品在发生马氏体相变时 ,在 [0 0 1]方向产生1 2 %的收缩形变。随后升高温度 ,反马氏体相变时样品以同样的应变量膨胀 ,恢复到原来的形状 ,显示了特有的无需外应力协助的自发的双向形状记忆效应。其温度滞后只有 10℃。如果在样品的 [0 0 1]方向加一个偏磁场 ,其形状记忆的应变量随磁场的增强而增大。在磁场为 1 2T时可达 4%。而当磁场转向 [10 0 ]方向时 ,形状记忆的应变可以改变符号。本文指出产生大磁感生应变和磁增强双向形状记忆效应的关键是马氏体变体的择优取向。     

单晶Ni52Mn16．4Fe8Ga23．6的磁控形状记忆效应和磁感生应变

用磁悬浮冷坩埚提拉设备沿[001]方向生长了组分为Ni52Mn16.4Fe8Ga23.6的单晶,通过磁增强相变应变和磁感生应变的测量研究了该材料磁控形状记忆效应和磁感生应变的温度稳定性。结果发现该材料不但具有大的自发相变应变、磁增强相变应变和磁感生应变,而且磁感生应变具有很好的温度稳定性,从265K到100K,饱和磁感生应变的最大减小量不超过10％。另外,实验也发现磁感生应变量最大的方向是沿晶体母相的[001]方向(即单晶生长方向)。根据合金形状记忆的特点和磁场诱导应变的机理对实验结果进行了分析和讨论。     

Effect of stress-induced martensitic transformation on the crack tip stress-intensity factor in Ni–Mn–Ga shape memory alloy

The Ni–Mn–Ga shape memory ferromagnetic shape memory alloys (FSMAs) are prone to fracture during thermal cycling. The present research shows that the primary reason for the thermally induced fracture of Ni–Mn–Ga FSMAs is the increase in the crack tip stress-intensity factor (SIF) due to stress redistribution around the crack tip as a result of stress-induced martensitic (SIM) transformation. On lowering the temperature to M_s, the crack tip SIF of Ni–Mn–Ga FSMA increases significantly, being very different from that of Ni–Ti and Cu–Al–Ni SMAs. The sensitive temperature dependence of crack tip SIF in Ni–Mn–Ga is responsible for its brittleness under thermal cycling. The temperature dependence of crack tip SIF is strongly related to the yield stress, the temperature dependence of the critical stress for SIM transformation and the transformation interval. Temperature rate also plays an important role in the fatigue behavior of Ni–Mn–Ga FSMAs under thermal cycling.     

Structure and shape memory effect in a Ni54Mn25Ga20Gd1 alloy with a high transformation temperature

Ni₅₄Mn₂₅Ga₂₀Gd₁ (at.%) alloy with a high transformation temperature has been obtained by substituting 1 at.% Gd for Ga in a ternary Ni₅₄Mn₂₅Ga₂₁ shape memory alloy. The microstructure and phase transformations in the Ni₅₄Mn₂₅Ga₂₀Gd₁ alloy have been investigated by SEM, TEM, XRD and DSC. The results show that the microstructure of the Ni₅₄Mn₂₅Ga₂₀Gd₁ alloy consists of matrix and hexagonal Gd (Ni,Mn)₄Ga phase, and martensitic transformation start temperature (M_s) is 491 K. The compressive strength and the compressive strain are about 958 MPa and 16%, respectively. The complete recovery is obtained from the Ni₅₄Mn₂₅Ga₂₀Gd₁ alloy as the pre-strains are no more than 3%. The maximum shape memory strain is achieved in Ni₅₄Mn₂₅Ga₂₀Gd₁ alloy with pre-strain of 4%, and the shape memory strain and recovery ratio are 1.9% and 87.5%, respectively. The two-way shape memory effect is also observed in Ni₅₄Mn₂₅Ga₂₀Gd₁ alloy.