本文利用真空單輥快冷甩帶法制備了兩種不同成分（Ni50Mn35In15、Ni50Mn36In14）的Ni-Mn-In薄帶,后續(xù)分別命名為NMI15、NMI14,同時利用Cu元素對Ni-Mn-In進(jìn)行了摻雜,得到了成分為Ni50Mn32In15Cu3（NMIC3）的四元合金薄帶。對不同制備參數(shù)下薄帶的組織結(jié)構(gòu)、馬氏體相變、熱滯后等進(jìn)行了探究,并對不同工藝（不同溫度）熱處理后薄帶組織結(jié)構(gòu)、馬氏體相變、熱滯后及相變潛熱的變化進(jìn)行了探究。通過優(yōu)化快冷甩帶法制備時加熱功率、銅輪轉(zhuǎn)速、噴鑄氣壓、噴嘴直徑等制備工藝參數(shù)成功地得到了連續(xù)性好的NMI15、NMI14和NMIC3合金薄帶。采用SEM對不同薄帶進(jìn)行了微觀形貌觀察,采用DSC、XRD、EDS等各種檢測方法分析不同制備狀態(tài)薄帶成分、物相和相變溫度。通過對比表明,當(dāng)加熱功率為11k W、銅輪轉(zhuǎn)速為900rpm、噴鑄氣壓為0.1MPa、噴嘴直徑為0.5mm時薄帶具有最好的制備狀態(tài)。通過DSC、SEM、EDS、XRD等檢測方法對不同制備態(tài)薄帶的相變溫度、形貌、成分及物相等進(jìn)行了分析。三種合金制備態(tài)薄帶的相變溫度均低于合金鑄錠,加熱功率主要影響薄帶中M... 

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

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

化學(xué)成分X2YZ的Heusler合金L21和B2結(jié)構(gòu)示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-11-圖1-2形狀記憶合金的彈熱效應(yīng)示意圖a)加載應(yīng)力；b)去除應(yīng)力1.3.2彈熱效應(yīng)的表征通常采用等溫熵變△Se和絕熱溫變△Tad來表征材料彈熱性能，除了這兩個主要參數(shù)外，材料的制冷能力RC值也可以用來衡量彈熱性能�！鱏e和RC值能夠采用計算公式來進(jìn)行間接確定，而△Tad的確定方式不僅可以依據(jù)公式進(jìn)行間接計算也能夠通過設(shè)備測量進(jìn)行直接確定。直接測量可采用外場下的差示掃描量熱儀（DSC）來進(jìn)行測量，雖然DSC一直以來只被用來測試材料的相變溫度，但也有研究團(tuán)隊通過DSC設(shè)備成功得到了某一特定溫度下的熵變[33-35]，但這種方法還沒有普遍應(yīng)用。此外還可以利用熱電偶[36]來測量絕熱溫度變化（ΔTad），也可以采用不需要與試樣接觸的紅外測溫法[37]來進(jìn)行測定。Pataky等[38]利用紅外熱成像儀成功確定了應(yīng)力施加和釋放進(jìn)程中試樣表層和內(nèi)部的動態(tài)溫度改變規(guī)律。事實(shí)上，實(shí)驗過程中只有被測試的樣品的應(yīng)變速率大于0.1s-1時才能算是絕熱狀態(tài)。但直接測量也存在著一些的弊端，如測試環(huán)境不穩(wěn)定，達(dá)不到直接測量對試驗精度存在的要求，并且直接測量在人工操作上也有很高的要求。間接測量方法主要是通過應(yīng)力應(yīng)變曲線來近似估算出等溫熵變，利用估算出的等溫熵變近似得到絕熱溫變。此外制冷能力RC也是權(quán)衡材料制冷能力的其中一個主要指標(biāo)。彈熱制冷材料的制冷能力RCe能夠利用公式1-1進(jìn)行確定：RCe=|△Se(T)|dTThotTcold(1-1)1.4傳統(tǒng)形狀記憶合金的研究現(xiàn)狀彈熱制冷被認(rèn)為是一種具有很大發(fā)展空間的能夠代替氣體壓縮制冷的技術(shù)，吸引了很多研究人員的關(guān)注。彈熱材料在進(jìn)行可逆馬氏體轉(zhuǎn)變進(jìn)程中會產(chǎn)生很大的等溫熵變和絕熱溫變，由此出現(xiàn)了彈熱效應(yīng)。目前，應(yīng)用比較廣泛的固體制冷材料體系是傳統(tǒng)形狀?

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-16-發(fā)具有較大可恢復(fù)應(yīng)變的Ni-Mn基形狀記憶合金是十分必要的。而對多晶材料來說，由于晶界對孿晶晶界移動過程強(qiáng)烈的束縛作用，其磁感生應(yīng)變的數(shù)值非常微�？紤]到單晶制備的成本高、周期長，科學(xué)家做了很多嘗試，Dunand和Müllner提出[75]，通過晶粒長大或減小樣品尺寸，使得合金中晶粒的大小貫穿試樣的直徑或厚度，可以減少合金中晶界密度（如圖1-3）。如此，在馬氏體變體再取向過程中來自晶界的束縛作用大大減小，有利于晶粒之間的協(xié)調(diào)變形。圖1-3Ni-Mn基鐵磁記憶合金合金的尺寸效應(yīng)[75]（1）薄膜由于制備微器件需要的制冷材料尺寸很小，人們開始致力于研究制備小尺寸材料，其中薄膜材料已廣泛應(yīng)用于微電子工業(yè)，具有更加顯著的使用前景。對Ni-Mn-X合金來說，主要是利用外延沉積法來制備薄膜，襯底一般為MgO、Si或Al。Akkera等[76]制備了Ni51.1Mn34.9In9.5Cr4.5合金薄膜，襯底為Si，沉積方向為[100]，在2T的磁場條件下，在322K獲得的最大磁熵變Smax達(dá)7mJ/(cm3K)。對磁控濺射方法制備的四種厚度（90-655nm）Ni-Mn-In薄膜的研究表明[77]，該薄膜在室溫下具有L21結(jié)構(gòu)的母相，晶粒尺寸和結(jié)晶度隨著薄膜厚度的增加而增加。厚度大于153nm的薄膜具有寬熱滯后的一級馬氏體相變，熱滯后隨薄膜厚度的增加而增加。納米壓痕研究表明，153nm厚度的薄膜硬度值較高，彈性模量為190GPa，制冷能力（RC）為155.04mJ/cm3。（2）薄帶通過快冷甩帶法制備的Ni-Mn-In薄帶元素分布均勻，具有一定的織構(gòu)（即薄帶的晶粒沿著厚度方向取向生長）。豐焱等[78]制備了厚度為42μm，65μm和30μm的Ni45Mn36.6In13.4Co5薄帶，此種薄帶在[001]晶向上具有明顯的織構(gòu)組織。合金薄帶的織構(gòu)受熱處理方式的影響，退火后織構(gòu)發(fā)生弱化，隨著?


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