Cu掺杂Ni49Fe18Ga27Co6和Ni51.5Mn26.5Ga22磁性形状记忆合金的马氏体相变及微观结构研究

摘要

Ni-Fe-Ga和Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金因具有响应频率高、输出应变大等优点而备受关注，然而迄今为止，关于合金化以及微观结构的研究仍有所不足，因此研究Cu掺杂Ni-Fe-Ga-Co合金和Ni51.5Mn26.5Ga22合金的马氏体相变行为以及微观结构具有重要意义。本文选取Ni49Fe18-xGa27Co6Cux(x=0，1，2，3，4，5)、Ni49Fe18Ga27-xCo6Cux(x=0.5，1，3，5)、Ni51.5Mn26.5Ga22合金作为研究对象，利用金相显微镜、EDS、DSC、TEM以及HREM等，研究了成分对合金马氏体相变及微观结构的影响。
　　对于Ni49Fe18-xGa27Co6Cux(x=0，1，2，3，4，5)合金系，在室温下，当x=0时合金的基体相为奥氏体;当x=1-5时合金的基体相为马氏体。随着Cu含量增加，合金的γ相含量增加，且马氏体相变始末温度Ms、Mf升高，相变热滞增大。合金基体相的价电子浓度在7.71-7.81之间，γ相价电子浓度在8.24-8.29之间。Ni49Fe15Ga27Co6Cu3(x=3)合金中马氏体为非调制四方结构，亚结构为纳米孪晶，在纳米孪晶内部存在沿<112>A方向调制的应变衬度条纹。Ni49Fe13Ga27Co6Cu5(x=5)合金中马氏体相、γ相两相共存，且马氏体为非调制四方马氏体，孪晶变体的亚结构同样为纳米孪晶。
　　对于Ni49Fe18Ga27-xCo6Cux(x=0.5，1，3，5)合金系，室温时组织均为马氏体与γ相，且随Cu含量增加，γ相含量增加。基体相价电子浓度低于名义成分的价电子浓度，γ相的价电子浓度高于名义成分的价电子浓度。在相同热处理条件下，增加Cu元素含量，合金的Ms、Mf温度升高而As、Af温度降低，且热滞明显降低。当合金名义成分相同时，时效退火时间越长，冷却速度越慢，合金的A5、 Af、Th越低，而Ms、Mf温度越高。Ni49Fe18Ga26Co6Cu1(x=1)中马氏体为四方非调制马氏体。
　　Ni51.5Mn26.5Ga22合金在室温下为马氏体组织，且相变过程中存在中间马氏体相变。Ni51.5Mn26.5Ga22合金马氏体相具有长周期调制结构，其中共有5M、6M、7M、非公度6M四种结构。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 Ni-Mn-Ga合金的晶体结构及马氏体相变特征

1．2．1 Ni-Mn-Ga合金母相的晶体结构

1．2．2 Ni-Mn-Ga合金马氏体相的晶体结构

1．2．3 Ni-Mn-Ga合金马氏体相变特征

1．3 Ni-Fe-Ga合金的晶体结构及马氏体相变特征

1．3．1 Ni-Fe-Ga合金母相及马氏体相的晶体结构

1．3．2 Ni-Fe-Ga合金中的第二相

1．3．3 Ni-Fe-Ga合金马氏体相变特征

1．4 磁性形状记忆合金的磁性能及磁感生应变

1．4．1 居里温度

1．4．2 磁化强度

1．4．3 磁感生应变

1．5 Ni-Fe-Ga合金的合金化

1．6 本文的研究意义及内容

第2章 实验材料和方法

2．1 合金制备与热处理

2．2 实验分析与表征

2．2．1 金相观察

2．2．2 能谱(EDS)定量分析

2．2．3 热分析

2．2．4 同步辐射X射线衍射

2．2．5 磁学性质测量

2．2．6 透射电镜分析

2．3 高分辨成像原理

第3章 Cu掺杂Ni49Fe18Ga27Co6合金的研究

3．1 引言

3．2 Ni49Fe18-xGa27Co6Cux(X=0，1，2，3，4，5)合金的研究

3．2．1 Ni49Fe18-xGa27Co6Cux(x=1，2，3，4，5)合金的显微组织

3．2．2 Ni49Fe18-xGa27Co6Cux(x=1，2，3，4，5)合金的成分分析

3．2．3 Ni49Fe18-xGa27Co6Cux(x=1，2，3，4，5)合金的马氏体相变

3．2．4 Ni49Fe15Ga27Co6Cu3(x=3)合金的微观结构

3．2．5 Ni49Fe13Ga27Co6Cus(x=5)合金的微观结构

3．3 Ni49Fe18Ga27-xCo6Cux(x=0．5，1，3，5)合金的研究

3．3．1 Ni49Fe18Ga27-xCo6Cux(x=0．5，1，3，5)合金的显微组织

3．3．2 Ni49Fe18Ga27-xCo6Cux(x=0．5，1，3)合金的成分分析

3．3．3 Ni49Fe18Ga27-xCo6Cux(x=0．5，1)合金的马氏体相变

3．3．4 Ni49Fe18Ga26Co6Cu1(x=1)合金的微观结构

3．4 本章小结

第4章 Ni51．5Mn26．5Ga22合金的研究

4．1 引言

4．2 Ni51．5Mn26．5Ga22合金的马氏体相变

4．3 Ni51．5Mn26．5Ga22合金的变温磁性能

4．4 Ni51．5Mn26．5Ga22合金的微观结构

4．4．1 Ni-Mn-Ga合金衍射谱模拟

4．4．2 Ni51．5Mn26．5Ga22合金的微观结构

4．5 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢