【摘要】：Ni-Mn-Ga形狀記憶合金,兼具熱彈性馬氏體相變和磁性轉(zhuǎn)變,可發(fā)展為磁性形狀記憶合金和熱驅(qū)動形狀記憶合金。其中Ni-Mn-Ga高溫形狀記憶合金,因其相變溫度可調(diào)范圍大,較好的高溫?zé)岱�(wěn)定性,較高的形狀記憶性能,原料及制備成本較低等優(yōu)點引起了研究者的關(guān)注,但其多晶材料脆性較大,限制了該合金系的實際應(yīng)用。如何通過合金化的方法改善其韌性同時保持較好的記憶性能,成為該領(lǐng)域的研究熱點之一。本文采用X射線衍射儀、金相顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、能譜儀、差示掃描量熱分析儀和室溫壓縮實驗機(jī)等,系統(tǒng)研究了 Ti替代Ni55Mn25Ga20合金中的Mn或Ga對合金的顯微組織、馬氏體相變行為、力學(xué)性能和記憶性能的影響規(guī)律,并對比研究了 Ni-Mn-Ga-V、Ni-Mn-Ga-Nd和Ni-Mn-Ga-Fe合金的透射電鏡顯微組織結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明:Ti代Ga:x≤1時,Ni55Mn25Ga20-xTix合金為四方結(jié)構(gòu)馬氏體單相組織,2≤x≤6時,合金為馬氏體相和面心立方γ相組成的雙相結(jié)構(gòu)。相對于馬氏體相,γ相為富Ni富Ti相,γ相含量隨Ti含量的增加而增加。Ni-Mn-Ga-Ti合金在加熱和冷卻過程中發(fā)生一步熱彈性馬氏體相變。由于合金馬氏體相的c/α和電子濃度的雙重影響,隨著Ti含量增加,合金馬氏體相變溫度隨之下降,Ms溫度從x=0時的317℃ 降到 x=6 時的 175℃。Ti 代 Mn:x≤l 時,Ni55Mn25.xGa20Tix 合金為馬氏體單相組織,2≤x≤4時,合金為馬氏體相和而心立方γ相組成的雙相結(jié)構(gòu),x=6時,合金為奧氏體相和而心立力γ相組成的雙相結(jié)構(gòu)。隨Ti含量增加,合金馬氏體相變溫度顯著下降,Ms溫度從x=0時的317℃降到x=4時的65℃,x=6時Ms溫度低于室溫,Ti代Mn對合金的相變溫度的降低作用比Ti代Ga更顯著。γ相的析出會顯著提高合金的抗壓強度和壓縮變形率,但最大可回復(fù)應(yīng)變降低。2at%Ti替代量時,兼具較高的相變溫度,良好的韌性和記憶性能。TEM 實驗結(jié)果表明 Ni56Mn25Ga11Fe8、Ni56Mn25Ga19-xVx(x=0,4,6)合金的馬氏體相由寬度不一的孿晶變體組成,變體成自協(xié)作的孿晶關(guān)系,變體內(nèi)有為微孿晶。經(jīng)標(biāo)定馬氏體相為非調(diào)制四方結(jié)構(gòu),第二相為面心立方結(jié)構(gòu);Ni54Mn25Ga19Nd2的基體相也為非調(diào)制四方馬氏體,但其第二相為簡單六方結(jié)構(gòu)。
【圖文】：

邐ＪＭ６逡逑合金塊體采用ＷＳ－６型非自耗真空電弧爐，在氬氣保護(hù)下進(jìn)行熔煉，制成逡逑３０￣５０ｇ左右的紐扣錠，如圖２－丨所示。具體過程為：熔煉時先抽低真空，然后逡逑抽高真空約至５ｘｌＯ＿３Ｐａ，最后充氬氣保護(hù)，然后再重復(fù)上述過程。熔煉前要先熔逡逑化預(yù)置的Ｎｉ塊以防止?fàn)t內(nèi)剩余氧氣氧化樣品。熔煉起弧時需在爐料外起弧以避逡逑免污染試樣。逡逑１２逡逑

用鋁皿封裝，放入坩堝設(shè)備中測試。試驗過程中選擇ｌ0°Ｃ／ｍｉｎ的升降溫速逡逑率，，升降溫度范圍為室溫至５００°Ｃ。逡逑在熱分析曲線上用切線法（如圖２－３）確定馬氏體相變和馬氏體逆相變的開逡逑始與結(jié)束溫度：}、Ｍ／、先、？馬氏體相變和逆馬氏體相變的峰值溫度分別記逡逑為Ａ／ｐ、相變滯后為今Ｍ；。逡逑ｎＴｒｎ逡逑｜邋（邐＂Ｗ邋＾逡逑Ｉ邋Ｖ－＾邐逡逑邐邐邐逡逑Ｔｏｒａｐａｒａｔｕｒｅ逡逑圖２－２在ＤＳＣ曲線上確定合金的相變溫度特征溫度逡逑２．５力學(xué)性能及形狀記憶效應(yīng)測試逡逑通過壓縮實驗的方法測試合金試樣的力學(xué)性能。壓縮試樣在線切割后用酒精逡逑在超聲波清洗儀中進(jìn)行清洗。采用ＳＡＮＳ實驗機(jī)進(jìn)行壓縮實驗，實驗時的加載速逡逑率為０．０５ｍｍ／ｍｉｎ，試樣尺寸為＜５３ｍｍ＞＜５ｍｍ圓柱狀。逡逑用游標(biāo)卡尺測出試樣的壓縮前長度（Ｌ0）。測量合金的抗Ｉｒｋ強度和壓縮變形逡逑率時直接加載將試樣壓至破壞，通過隨后的應(yīng)力－應(yīng)變曲線和壓斷后的尺寸測量逡逑確定試樣的抗壓強度（ＭＰａ）和壓縮變形率（％）。而測量其性質(zhì)記憶性能時將逡逑試樣加壓在預(yù)設(shè)的應(yīng)變量為４％、６％、８％、１０％，后再按卸載速率進(jìn)行卸載，測逡逑出此時的試樣長度（Ｌ，）試驗時。逡逑１４逡逑
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG139.6;TG115.21

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 蔡偉;孟祥龍;趙新青;崔立山;徐惠彬;;TiNi基高溫形狀記憶合金的馬氏體相變與形狀記憶效應(yīng)[J];中國材料進(jìn)展;2012年12期

2 韓銘;;智能材料的研究應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J];河南建材;2011年03期

本文編號：2705437