Ni-Mn基多晶铁磁形状记忆合金的韧化

固态制冷技术由于具有环保、高效、节能的特点,因而有望取代传统的气体压缩式制冷技术。在各种有竞争力的制冷剂中,Ni-Mn基铁磁形状记忆合金由于具有磁热效应、弹热效应、压热效应、磁阻、磁致应变等多功能特性而受到了人们的广泛关注。近年来,材料工程师及科学家们对Ni-Mn基磁形状记忆合金的热效应开展了一列深入的研究并取得了众多研究成果,但Ni-Mn基合金韧性较低,导致性能衰减快、循环稳定性差,限制了Ni-Mn基合金的应用。综述了传统的过渡族元素、稀土元素和类金属元素掺杂引起的固溶强化、第二相强化、细晶强化和晶界净化与修饰对Ni-Mn基合金韧性的影响规律,比较了不同方法在Ni-Mn基合金韧性增强方面的优缺点,归纳了近年来受到重视的尺寸效应和全d轨道杂化等强韧化机理,分析了轨道杂化途径存在的主要问题,展望了Ni-Mn基合金的研究和发展方向,对促进Ni-Mn基合金在功能器件等领域的应用具有重要的意义。

铁磁形状记忆合金的力学行为研究进展

铁磁形状记忆合金是一种新型的多功能材料,它除了具有传统的温控和应力控制记忆合金的一般特点外,还可以布磁场的作用下输出应变,极大地拓展了传统的形状记忆合金应用前景.材料力学行为的研究是材料得以广泛应用的前提.本文对铁磁形状记忆合金力学行为的研究文献进行了综述,着重介绍了铁磁形状记忆合金力学行为的研究现状,系统阐述了晶体的成分、磁场强度、外应力以及温度等因素对力学行为的影响,并概述了铁磁形状记忆合金本构模型的研究进展.

铁磁形状记忆合金研究进展与展望(Ⅰ):材料、力学特性

综述了铁磁形状记忆合金(Ferromagnetic Shape Memory Alloy,简写为FSMA)在材料研制和热磁力学特性方面的研究现状,对其存在的问题进行了分析并指出其发展方向。在材料研发方面,介绍了新型合金、Ni-Mn-Ga-X系列合金、复合材料和Ni_2MnGa系列合金;在热磁力学特性方面,介绍了形状记忆效应、应力一应变特性和磁致形状记忆效应,总结了当前研究的现状和不足。通过对FSMA材料本身特性和应用需求的综合分析,指出适于应用的新型FSMA在加工和连接性能以及复杂加载下的材料热磁力学性能等方面还需要进一步研究。

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Ni_(52)Mn_(27)Ga_(21)和Ni_(54)Mn_(25)Ga_(21)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。

时效对Ni_(53)Ga_(27)Fe_(15)Co_5铁磁形状记忆合金阻尼性能的影响

采用低频扭摆仪研究了时效对Ni_(53)Ga_(27)Fe_(15)Co_5铁磁形状记忆合金阻尼性能的影响。结果表明:时效前后,当应变振幅小于4.0×10^(-5)时,该合金的阻尼性能都依赖于频率,当应变振幅大于4.0×10^(-5)时都取决于应变振幅;经700℃时效4 h后该合金的马氏体相变温度降低,逆相变温度升高,相变潜热减小,其阻尼性能约为铸态时的两倍,最大阻尼值达0.139。

铁磁形状记忆合金研究进展与展望(Ⅱ):本构模型

阐述了铁磁形状记忆合金(Ferromagnetic Shape Memory Alloy,简写为FSMA)本构模型研究的重要性。以时间为顺序,重点介绍了FSMA本构模型研究的发展历程和研究现状。仔细分析了各种FSMA本构模型在理论基础、适用范围、精度以及复杂程度等方面的特点,讨论了各种理论应用于FSMA本构模型的局限性,指出了它们在面向应用时存在的问题。研究表明,由于FSMA兼具磁致形状记忆效应、热弹性形状记忆效应等多种独特性能,使对其本构模型的研究存在一定困难,进一步的研究还有待开展。最后指出,对既能揭示FSMA微观机理又能预测其宏观热磁力学行为的本构模型、描述FSMA所有特性的统一模型、面向应用的FSMA简化本构模型等问题,尚有待深入研究。

铁磁形状记忆合金研究进展与展望(Ⅲ):应用研究

阐述了铁磁形状记忆合金(Ferromagnetic Shape Memory Alloy,简写为FSMA)在智能材料及其应用领域的优越性。重点介绍了FSMA装置研发和基于FSMA装置的体系分析理论的发展历程和研究现状。仔细分析了各种FSMA装置频率、输出力和最大位移等关键技术指标,讨论了基于电磁学、热力学和力学原理的包含FSMA装置体系的分析理论,指出了各自在面向应用时存在的问题。研究表明,FSMA独特的性能使其具有广阔的应用前景,然而在装置研发和系统理论领域还有待深入。最后指出,更广领域的新型FSMA装置和基于FSMA装置的体系分析理论等问题还有待进一步研究。

NiMnGaTi铁磁形状记忆合金的马氏体相变和磁性能

对Ni53Mn23.5Ga23.5-xTix(x=0,2,5和8)系列合金的微观组织、马氏体相变及磁性能进行了研究,探究不同制备方法和不同Ti含量对合金性能的影响规律.研究结果表明:随着Ti含量的增加,合金的晶粒变细且析出物数量显著增加,适量的韧性第二相析出有助于改善合金的高脆性,合金的马氏体相变温度和饱和磁化强度均降低.EDS能谱分析表明,Ti掺杂合金的析出物是富Ni和Ti的第二相.对于Ti0和Ti2合金,900 r/min甩带样品的饱和磁化强度与铸态样品基本相同,但Ti5和Ti8甩带样品的磁化强度明显高于铸态,这是甩带工艺抑制非磁性的第二相析出所致.

铁磁形状记忆合金Ni-Mn-Ga薄膜制备工艺研究

铁磁形状记忆合金（FSMA）是一种新型智能材料，NiMnGa合金是这种材料的典型代表。使用直流磁控溅射方法在NaCl晶片上制备出Ni—MnGa薄膜，并对影响其制备的主要参数——溅射功率进行了探讨。通过对Ni—Mn-Ga薄膜的成分和薄膜表面性质的分析，得知22．5W为其制备的最佳功率。

铁磁形状记忆合金本构关系的研究进展

主要分析了现有的关于铁磁形状记忆合金的本构关系,从它们所包含力学特点和基本理论出发进行了分类介绍,指出了存在的问题,最后对本构模型的进一步改进提出了修改意见。

定向凝固铁磁形状记忆合金力-磁耦合各向异性特性研究

定向凝固方法制成的多晶铁磁形状记忆合金具有很多优越的力学性能,是新一代驱动与传感材料。以相对于定向凝固方向呈不同切割夹角的多晶Ni-Mn-Ga试样为研究对象,研究测试了试样在恒磁场作用下的应力-应变曲线。试验结果表明,该材料具有明显的各向异性力学特性,与应力、磁场和切割角等多因素的耦合有关,并总结得到一些有益的结论,为该材料在工程中的应用提供相应指导。

铁磁NiMnGa形状记忆合金研究的新进展

铁磁NiMnGa形状记忆合金在磁场控制下不仅具有可与形状记忆合金相比的、大的输出应变和应力,而且具有高的能量密度和可与压电材料相比的、高的频率响应和可精确控制的特性。系统阐述了近年来铁磁Ni-Mn-Ga系统的结构、微结构、相变机理、形状记忆效应及其在应用方面的一些新的研究成果,着重澄清了一些易混淆的基本概念,并探讨了存在的问题和可能的解决途径。

热处理对镍-镓-铁-钴铁磁形状记忆合金阻尼性能的影响

采用低频扭摆仪研究了不同温度热处理(700和900℃)对Ni_(49)Ga_(27)Fe_(21)Co_3铁磁形状记忆合金阻尼性能的影响。结果表明:当应变振幅小于5.0×10^(-5)时,铸态合金的阻尼性能主要取决于频率,当应变振幅大于5.0×10^(-5)时主要取决于应变振幅;经热处理后合金中(Fe,Ni)固溶体发生分解并析出新相;经热处理后Ni_(49)Ga_(27)Fe_(21)Co_3合金的阻尼主要依赖于加载频率,且阻尼性能优于铸态合金的,最大阻尼值为0.023。

铁磁形状记忆合金Ni-Mn-Ga薄膜制备工艺研究

铁磁形状记忆合金(FSM A)是一种新型智能材料,N i-M n-G a合金是这种材料的典型代表。本文使用ECR磁控溅射方法在N aC l晶片上制备出了N i-M n-G a薄膜,并对其制备溅射功率进行了探讨。通过对薄膜成分和表面性质的分析,知22.5 W为其制备的最佳功率。对沉积在玻璃片上的薄膜进行衍射分析各其为有序化程度不高的晶态。

基于马氏体重定向的铁磁形状记忆合金数值分析

基于铁磁形状记忆合金的磁场诱发应变来自磁场诱发马氏体变体的特征,本文在建立铁磁形状记忆合金的力—磁—热耦合理论的基础上,对铁磁形状记忆合金的磁致应变效应、磁滞效应以及磁致应力等特性进行数值分析,以揭示模型的合理性和适用性.

铁磁形状记忆合金Ni_(50)Mn_(28．5)Ga_(21．5)单晶变体强磁场处理及磁致应变

采用光子加热悬浮区熔法制备出直径7 mm、长60 mm的Ni_(50)Mn_(28.5)Ga_(21.5)单晶.分别切割成8.1 mm×4.3 mm×4.4 mm和直径7mm,长38.9 mm的两块单晶体,利用10 T强磁场进行变体处理获得近似单变体,并获得了5.2%的大磁致应变.磁致应变压力效应的测试表明,随压应力增大,孪晶再取向的临界磁场强度增大,磁致应变降低.

Ni-Mn-Co-Sn铁磁形状记忆合金的磁性、相变及磁热效应

采用电弧熔炼的方法制备了Ni43Mn46-xCoxSn11系列铁磁形状记忆合金,并对其磁性和相变进行了研究.结果表明,由于价电子浓度的增加,Co替代Mn使材料马氏体转变温度迅速提高.Co的加入使合金的奥氏体居里温度迅速提高,而马氏体居里温度则略有降低.在马氏体相变附近,由于磁化强度的突变,合金表现出巨大的逆磁热效应,表明该系列合金在磁制冷领域有着潜在的应用价值.

铁磁形状记忆合金Mn_(2+x)NiGa的室温组织结构特征

采用X射线衍射分析与透射电子显微分析相结合的方法,对铁磁形状记忆合金Mn2+xNiGa(x=0,0.02,0.06)室温下微观组织结构进行研究。XRD结果表明:3种合金在室温下主要为奥氏体相。TEM以及HREM观察发现Mn含量对合金母相的微观组织形态有很大影响,在Mn2NiGa合金基体中存在Ni2In型六角结构的MnNiGa相;除存在MnNiGa相外,Mn2.02NiGa合金基体中还出现了少量层状无调制结构马氏体相;Mn2.06NiGa合金中不存在MnNiGa相,基体中有大量的无调制马氏体。HREM观察发现,3种合金在室温下都存在局域的晶格畸变,这种晶格畸变形成纳米尺度微畴,具有应变玻璃相的特征。

磁场热处理后多晶Ni_2 MnGa铁磁形状记忆合金组织的变化

采用定量金相、X射线衍射等手段 ,研究了在恒定磁场下加热到高于Tc 或Af 温度保温 30min后水淬或空冷对多晶Ni2 MnGa组织的影响。结果表明 ,在相同的热处理工艺下 ,外加磁场均能促进马氏体相的形成。同时 ,磁场热处理使马氏体孪晶变体的位向分布发生明显改变 ,产生不同程度的择优排列 (磁织构 )。在经过优化的工艺条件下磁场热处理能使多晶Ni2 MnGa的磁驱动形状回复应变得以提高。

铁磁形状记忆合金Mn_(50)Ni_(36)Sn_9Co_5中的动力学阻止和去阻止

用甩带快淬的方法制备了Mn50Ni36Sn9Co5合金.X射线衍射实验结果表明,Mn50Ni36Sn9Co5甩带合金在室温下为B2结构.磁性测量结果显示,当冷却场高于10 kOe时,Mn50Ni36Sn9Co5甩带合金的磁结构相变在50 K时会发生动力学阻止.通过计算10 K时冻结的奥氏体相的成分比例发现,在0～90 kOe范围内调节冷却场的大小,在低温被冻结的奥氏体相所占的比例可以在0％～50％范围内变化.此外,磁性测量结果还表明经过高场冷却冻结到低温的奥氏体相在给定温度下降低磁场或降低磁场后升温,这两个过程都能产生去阻止现象,但是两者都不能使其完全去阻止.