磁控形状记忆合金Ni2MnGa的制备与性能研究

本文采用电弧熔炼的方法制备了Ni48.2Mn22.4Ga29.4磁控形状记忆合金,XRD结果表明:该合金室温为面心立方晶体结构.相转变温度分别为Mf=-11℃、Ms=1℃、As=3℃、Af=11℃.随温度的降低,磁场对应变的影响增大,在207K、5KOe下可获得2.1×10-4的应变量.预变形可以使奥氏体开始变温提高.     

Ni2 MnGa合金的价电子结构研究

用“固体与分子经验电子理论”研究了Ni2MnGa合金的价电子结构，研究结果表明，在Ni2MnGa中，Ni的杂化状态为A'种杂化第2阶；Mn的杂化状态为B种杂化第9阶，Ga为A种第9阶杂化。Ni的原子磁矩计算值为3.8666μB十分接近。最强的共价键是Ni-Mn键，其上的共价电子对数为0．577，其次为Ni-Ga键，其价电子对数为0．542，其它键上的共价电子对数小于0．2。     

铁磁形状记忆合金Ni2MnGa多晶的磁-力学特性

对外加磁场、应力场共同作用下的铁磁形状记忆合金多晶的磁-力学特性进行了实验测试与研究,分别获得了两种组分Ni52Mn27Ga21和Ni54Mn25Ga21多晶样品在不同磁场倾角下、不同预加应力下的磁化曲线和磁滞回线;以及不同外加磁场及磁场倾角下的应力-应变曲线和磁致应变曲线等磁-力学特性曲线.结果表明铁磁形状记忆合金多晶沿样品轴向所测的饱和磁化强度随磁场倾角的增大而减小,施加预应力并不显著影响样品的磁化曲线和磁滞回线;各种角度时不同磁场对两种多晶样品的应力-应变关系影响均很小.     

热处理对Cu—Al—Ni—Mn形状记忆合金相变行为的影响

用同步测量温度、电阻和扭转形变角的方法研究了热处理制度对Cu-Al-Ni-Mn合金马氏体相变与记忆性能的影响,指出分级淬火效果优于直接淬火。讨论了合金的双程记忆效应与异常形变现象。     

外磁场对Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金相变应变及显微组织的影响

研究了外磁场对Ni52Mn24.6Ga23.4(%,原子分数)单晶马氏体相变及其相变应变的影响,并对磁场增强相变应变的微观机制进行了探讨。研究结果表明无外加磁场时,NiMnGa合金发生马氏体相变时可产生约0.3%的收缩形变,沿单晶[100]方向施加外磁场,其相变应变随磁场的增加而呈近线性增加。当外磁场强度为6.37×105A/m时,应变量达到最大值(3.5%)。磁场作用下冷却形成的马氏体虽然孪晶亚结构不变,但自协作组态消失,并伴随有孪晶板条的增厚。磁场对马氏体相变应变的增强效应来自于磁场作用下的马氏体变体的择优取向。     

Ni1.95Mn1.36Ga0.69磁控形状记忆合金的相变与结构有序化

利用差示扫描量热计(DSC)研究了非化学计量Ni1.95Mn1.36Ga0.69合金的马氏体相变及结构有序化处理条件.根据DSC峰型特征的变化,可确定在800℃进行结构有序化处理是合适的.在800℃又进行了不同保温时间的处理,并测定了马氏体相变的特征温度.马氏体相变特征温度随保温时间的增加呈规律变化,相变热滞随保温时间的增加呈下降趋势.经50h的有序化处理后,再继续延长保温时间,马氏体相变特征温度和热滞均不再有明显变化.本文研究结果表明,对于Ni1.95Mn1.36Ga0.69合金,应选用800℃×50h的结构有序化处理工艺.     

Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形状记忆合金多晶纤维的双程形状记忆效应

通过熔体抽拉技术制备Ni_50.1Mn_24.1Ga_20.3Fe_5.5多晶纤维,采用步进式热处理释放因快速凝固引起的内应力和缺陷,利用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、XRD衍射仪对其微结构和相结构进行表征,采用动态机械拉伸仪测试其相变行为和双程形状记忆性能。结果表明:热处理后原子有序度显著提高,孪晶界平直,在恒应力作用下一个热循环中母相和马氏体相的形状得到完全恢复。双程形状记忆曲线显示了热弹性马氏体相变的两个基本特征:可逆性和热滞性。在热循环实验中,纤维被加载到198 MPa时,其马氏体态总应变达到1.32%。根据热机械拉伸测量,发现相变温度遵循Clausius-Clapeyron关系式。与诸如Ti-Ni和Cu-Al-Ni的其他合金相比,Fe掺杂的纤维显示出较小的应变-应力依赖性,在恒应变输出的驱动中是有益的。     

Ni-Mn-Ga-Fe合金纤维的马氏体相变与超弹性

通过高真空电弧熔炼炉和熔体抽拉液态成形设备制备Ni-Mn-Ga和Ni-Mn-Ga-Fe纤维,并对纤维进行阶梯式有序化热处理。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、射线衍射仪(XRD)对其微结构和相结构进行表征;利用差示扫描量热仪(DSC)对纤维的马氏体相变过程进行分析;利用动态机械分析仪对纤维的超弹性进行测试。结果表明：有序化热处理后纤维内部原子排列有序性提高,相邻孪晶间沿近90°大角度晶界方向生长,晶界处平直。Fe掺杂使得纤维内部晶粒细化,晶格体积缩小,纤维整体致密性提高。Fe掺杂使得晶格内自由电子数量增多,电子浓度升高,致使马氏体相变(martensitic transformation, MT)的相变温度(M_s)明显提高;通过有序化热处理,高温下的自由电子自由排列,形成有差异性的新布里渊区,构成新的孪晶界,进一步提高晶格内部的致密程度。同时Fe具备耐高温、抗拉强度高的特性,Fe掺杂的Ni-Mn-Ga纤维降低了其本征脆性。超弹性曲线显示了热弹性马氏体相变的两个基本特征：完全超弹性(superelasticity, SE)和低温恢复特性。...     

Ni52 Mn23Ga24.5 Sm0.5合金的马氏体相变和磁致伸缩性能

研究了多晶Ni52 Mn23 Ga24．合金添加微量的稀土元素Sm后，对合金的马氏体相变和磁致伸缩性能的影响。结果发现，微量稀土元素Sm的掺入，降低了合金的马氏体相变温度和居里温度，但并未改变合金的晶体结构，同时由于晶粒细化作用，使合金室温时的磁致应变性能下降。     

一种新型功能晶体Ni2MnGa

Ｎｉ_２ＭｎＧａ晶体同时具有强铁磁性、大磁致伸缩、温控和磁控形状记忆效应,其磁控形状记忆效应的响应频率接近压电陶瓷,输出应变和应力接近温控形状记忆合金,是近年来发现的一类新型功能晶体．Ｎｉ_２ＭｐＧａ晶体７７Ｋ时在［００１］方向,仅２ＭＰａ的预应力即可产生５％的温控可回复应变,已接近 ＴｉＮｉ合金 ６％～８％的可回复应变量;非化学剂量的 Ｎｉ。ＭｎＧａ晶体室温条件下在［００１］方向, ６ ｈＯｅ外磁场已诱发产生 ０．３１％的输出应变,远超过巨磁致伸缩材料Ｔｅｒｆｅｎｏｌ－Ｄ输出应变０．１７％的水平．由于该晶体在磁场控制下表现出的大输出应变和应力,以及响应频率快和可精确控制的综合特性,使其可能在声纳、微位移器、线性马达、微波器件、振动和噪声控制、机器人和智能结构等诸多领域有重要应用,成为未来新一代驱动器和传感器材料．本文综述了Ｎｉ_２ＭｎＧａ单晶的基本性能、磁控形状记忆效应的机理、本质以及影响性能的因素等。     

Ni2MnGa合金结构及磁控形状记忆机制的研究进展

Ni2MnGa是一种新型的功能材料,它在磁场下能产生大的应变。本文从结构和磁控形状记忆机制方面阐述近年来国内和国际研究的进展,着重磁控形状记忆机制的3种微观模型。     

考虑磁场影响的磁性形状记忆合金分段线性化超弹性本构模型研究

磁性形状记忆合金(Magnetic Shape Memory Alloy,MSMA)作为一种新型智能材料,同传统温控形状记忆合金一样具有形状记忆效应和超弹性效应。现有的MSMA本构模型大多存在理论性强、形式繁杂、参数较多等问题,不利于实际工程应用。为此,该文借助线性化方法,建立了超弹性MSMA分段线性化应力-应变关系;引入应力择优取向马氏体变体体积分数作为内变量,基于塑性理论框架,构建了MSMA分段线性化超弹性本构模型;提出了描述临界应力与环境磁场关系的Logistic关系函数,并基于试验数据拟合了关键参数;利用所建立的本构模型对考虑磁场影响下的MSMA超弹性进行了数值模拟,并从滞回曲线形状和滞回耗能两个方面与试验结果对比。结果表明:所提出的临界应力与环境磁场关系函数拟合优度可达0.993;材料本构模型预测曲线与试验结果较为接近,理论耗能能力与试验结果误差平均为11.9%。因此,模型能够较为准确地模拟MSMA的超弹性变形过程和耗能能力,为预测考虑磁场影响的MSMA超弹性特性提供了一种简便方法。     

多晶Fe—28Mn—4Si合金组织和形状记忆效应

以光学显微镜和透射电镜观察了Ｆｅ－２８Ｍｎ－４Ｓｉ合金的组织结构，并以弯曲法测定合金的形状记忆效应（ＳＭＥ）的大小，分析了多晶Ｆｅ－２８Ｍｎ－４Ｓｉ合金的组织结构及其与ＳＭＥ的关系，合金在室温下存在大量的层错和ε马氏体，ε马氏体这间及其与层错间呈现严重的交叉，以弯曲法测定了合金在Ｍｓ点以下和以上的ＳＭＥ，Ｍｓ以上无预存ε马氏体状态时所测得的ＳＭＥ远大于Ｍｓ以下有预存ε马氏体状态的ＳＭＥ，表明预存ε     

航天器用记忆合金热开关的设计与理论分析

介绍了一种航天器热控制用记忆合金热开关的设计与分析。该热开关以形状记忆合金弹簧作为感温和驱动元件,当温度超过记忆合金材料的奥氏体相变点时,驱动元件开始变形并推动热开关闭合;温度低于记忆合金材料的马氏体相变点时,偏置弹簧将克服记忆合金元件的弹力,推动热开关使之断开。热开关结构为圆柱体,长度32mm,直径23mm。对热开关的力学参数、传热性能进行了分析计算,表明该热开关的闭合热阻为2．69K／W,断开热阻大于352．64K／W,闭合时间小于30min。     

热处理对Ni47Ti44Nb9记忆合金相变温度的影响

研究了热处理对Ni47Ti44Nb9记忆合金相变温度的影响,利用示差扫描量热分析仪(DSC)和电阻-温度测量仪等实验手段观察和分析了记忆合金不同热处理后的马氏体相变温度变化.Ni47Ti44Nb9合金马氏体相变温度主要是由成分决定的,然而退火温度和冷却速度也影响Ni47Ti44Nb9合金的马氏体相变温度,退火温度越高,冷却速度越大,相变温度就越高.     

TiNi形状记忆合金在定应变约束下的马氏体相变

通过DSC及回复应变的测量,研究了定应变约束态加热-冷却过程对预应变TiNi形状记忆合金相变行为的影响。结果表明,在约束态相变中,逆相变温度区间拓宽;取向马氏体除向母相转变外,应变还要进一步增大;在正相变过程中,从母相生成的马氏体也具有变形结构。约束态不完全相变后,样品中存在两种马氏体;再变形马氏体和继承变形马氏体,在随后的无约束逆相变过程中,前者的相变温度高于后者,并且输出两段回复应变。     

热处理对铝合金半固态成形件组织与性能的影响

研究了T6热处理工艺对A356铝合金半固态成形件力学性能的影响，并应用光学显微镜与透射电镜对金相微观组织和第二相化合物的沉淀析出状况作了进一步的研究。结果表明，固溶温度对半固态铝合金A356成形件力学性能的影响是原始强化相溶解与强化相析出的综合结果，并且后者在热处理中起主要作用。也研究了不同时效参数对成形件硬度的影响，随着时效时间的增加，强化相的不断析出，硬度不断提高，当到一定的程度，热处理出现过时效，强度又开始降低。还从微观角度解释了热处理时产生这一性能差异的内在原因。     

深冷处理对18Cr2Ni4WA钢耐磨性的影响

研究了在不同化学热处理条件下深冷处理时18Cr2Ni4WA钢耐磨性的影响。结果表明,深冷处理能显著提高渗碳层,碳氮共渗层和氮化层的耐磨性。     

热处理对SnO2胶体薄膜结构和气敏性能的影响

采用Ｓｏｌ－ｇｅｌ方法制备ＳｎＯ２胶体气敏薄膜，在４００－８００℃范围对薄膜进行了热处理。ＸＲＤ和ＸＰＳ分析表明热处理前后薄膜由非晶态转变为多晶的金红石结构。在较高温度下处理的薄膜比在较低温度下处理的薄膜有更好的结晶度，稳定性有所提高，但对气体的灵敏度下降。