Ni-Mn-Ga合金是一種極具潛力的高溫形狀記憶合金,但其多晶脆性嚴重制約了合金薄膜形狀記憶效應和阻尼性能的開發(fā)和應用。本文采用Gd合金化和晶化退火獲得了塑性改善的細晶Ni-Mn-Ga-Gd高溫形狀記憶合金薄膜,利用掃描電鏡、X射線衍射儀、示差掃描量熱分析儀、透射電鏡、動態(tài)熱機械分析儀等系統(tǒng)研究了Ni-Mn-Ga-Gd合金薄膜的組織結構,相變行為,形狀記憶效應和阻尼行為,重點考察了晶粒尺寸對馬氏體亞結構,可逆應變和阻尼特性的影響規(guī)律,并闡明了其物理機制。研究發(fā)現(xiàn),磁控濺射沉積態(tài)Ni-Mn-Ga-Gd合金薄膜由非晶基體和少量彌散分布母相納米晶組成。通過調(diào)控晶化退火工藝,可獲得晶粒尺寸控制在126～1700nm之間的不同馬氏體結構的細晶薄膜。450℃退火保溫1min時薄膜未完全晶化,晶粒尺寸為126nm,主要為7M馬氏體。550至750℃退火保溫不超過5h時,薄膜完全晶化,晶粒尺寸在179～832nm之間,物相以7M馬氏體為主。750℃退火且保溫10h時,薄膜晶粒尺寸達到1700nm,物相以NM馬氏體為主。研究表明,不同晶粒尺寸的Ni-Mn-Ga-Gd合金薄膜均發(fā)生單步可逆的馬氏體相變,相... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

Ti50Ni50-xPdx合金中Pd含量和Ti50Ni50-xPtx合金中Pt含量對各自相變溫度的影響[29]

，沉積的薄膜為完全晶化態(tài)，說明高Pd含量可以降低了薄膜的晶化溫度。研究者比較了沉積態(tài)薄膜(29.1at.%Pd)和經(jīng)過973K晶化退火的薄膜(22.1at.%Pd)的形狀記憶行為，如圖1-3所示。圖中給出了兩種薄膜在不同應力下的應變-溫度曲線，沉積態(tài)已晶化的薄膜Ms為480K，由于具有更細小的晶粒尺寸，顯示了更高的塑性變形臨界應力，但是形狀記憶效應也更低，當外加應力為300MPa時，幾乎不產(chǎn)生塑性變形，可逆應變?yōu)?.6%。而退火態(tài)的Ti-Ni-Pd薄膜Ms為390K，當外加應力為300MPa時，獲得了2.9%的最大可逆應變，同時產(chǎn)生1%的塑性變形。圖1-3Ti-Ni-29.1Pd沉積態(tài)薄膜和973K退火1h的Ti-Ni-22.1Pd薄膜應變-溫度曲線[31]Fig.1-3Strain-temperaturecurvesinTi-Ni-22.1Pdthinfilms.(a)As-depositedTi-Ni-29.1Pdfilm;(b)Ti-Ni-22.1Pdthinfilmcrystallizedbyheattreatmentat973Kfor3.6ks[31]目前還未見關于TiNiPd薄膜熱循環(huán)穩(wěn)定性的報道。Cai等[32]研究了熱循環(huán)次數(shù)對TiNiPd塊材高溫記憶合金相變溫度的影響，發(fā)現(xiàn)Ti50NixPd50-x(x=10，20，30)三種成分合金，在最開始的十幾次循環(huán)過程中，Ms和As隨著循環(huán)次數(shù)的增加而迅速下降10°C，而后隨著循環(huán)次數(shù)的增加，相變溫度趨于穩(wěn)定。Ti-Ni-Pt和Ti-Ni-Au薄膜的研究報道比較少，目前還處于起步階段。Pandurang等[10]通過直流磁控濺射，采用合金靶在硅片上沉積了8m厚的Ti54Ni26Pt20薄膜，該薄膜經(jīng)過600°C退火，馬氏體相變溫度Ms高達380°C。Ludwig等[33]利用組合濺射沉積方法制備了各種成分的Ti-Ni-Au薄膜，發(fā)現(xiàn)在Ti-Ni1-x-Aux體系的薄膜中當Au含量大于20at.%時，薄膜的Ms高于100°C，可以作為高溫記憶合金薄膜。1.2.2Ti-Ni-Hf高溫形狀記憶合金薄膜Ti-Ni-Pd薄膜有較好的塑性和較大的形狀記憶效

氪氣沉積Ni4

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Mn-Cu系高阻尼合金的凝固組織控制及阻尼特性的改善（英文）[J]. 殷福星,巖崎智,坂口琢哉,長井壽.  物理學進展. 2006(Z1)
[2]Martensite Aging Effect and Thermal Cyclic Characteristics in Ti-Pd and Ti-Pd-Ni High Temperature Shape Memory Alloys[J]. Wei Cai School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 15000k, China Kazuhiro Otsuka Institute of Materials Science, University of Tsukuba, Tsukuba, Ibaraki 305-8573, Japan E-mail: weicai@hope.hit.edu.cn.  Journal of Materials Science & Technology. 2001(03)
[3]形狀記憶合金在土木工程中的應用[J]. 吳波,李惠,孫科學.  世界地震工程. 1999(03)

博士論文
[1]Ni-Mn-Ga-Gd高溫記憶合金的馬氏體相變與力學行為[D]. 張欣.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[2]新型Ni-Mn-Ga磁致形狀記憶合金的晶體結構與微結構研究[D]. 從道永.東北大學 2008



本文編號：2953241