Ni45Mn44-xFexSn11合金条带马氏体相变研究(2)
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景和内容 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 NiMnSn合金结构 1
1.1.3 Ni-Mn-Sn研究现状与发展 2
1.2 研究目的及内容 3
2 合金条带的制备和研究方法 4
2.1 实验合金条带的制备 4
2.1.1 合金成分的设计和制备 4
2.1.2 真空甩带 5
2.2 实验条带的研究方法 7
2.2.1 DSC分析 7
2.2.2 合金条带的结构XRD分析 7
2.2.3 合金条带的磁学性能分析 9
3 合金条带试样的性能分析 11
3.1 合金条带结构和相变分析 11
3.1.1 Ni45Mn44-xFexSn11条带的XRD分析 11
3.1.2 Fe掺杂对Ni45Mn44-xFexSn11合金条带相变温度的影响 12
3.1.3 价电子浓度与Ni45Mn44-xFexSn11合金条带相变温度的关系 14
3.2 合金条带的磁性能 16
结 论 20
致 谢 21
参考文献22
1 绪论
1.1 研究背景和内容
1.1.1 研究背景
自形状记忆效应在NiTi合金中第一次被发现，经过几十年的研究和发展，现在，其已应用于航天领域的飞行器天线、某些自动化设备的组件、医疗与安全、电子和机械、生物化工、以及日常生活等领域[1-2]。
Ni-Mn-Sn铁磁形状记忆合金是一种新型的形状记忆合金材料，其在传统记忆合金温控热弹性形状记忆效应的基础上，还具有类似磁致伸缩材料的形状记忆效应，这类合金既有磁致伸缩材料响应频率高，精确控制可行性较强的特点，也有传统记忆合金的回复应变大，输出应力大等特点[3-4]，在未来的智能材料的应用中有重要地位。
形状记忆合金是指在外力作用下产生的形变，在加热使温度高于逆相变温度时，可以原来形状的功能材料[5]。温控形状记忆合金是一类由温度控制其形状改变的合金，其原理为，合金在温度降低时发生马氏体相变，即从奥氏体转变为马氏体，结构上，从高对称结构向低对称结构转变，而合金在温度升高时发生马氏体逆相变，当温度升高到逆相变温度时，马氏体开始发生逆相变，合金恢复到原来“记忆”的形状。
温控形状记忆合金可以作为智能材料的主要组件[6]，但是其也有很多不足的地方。在马氏体相变过程中，需要对温度的变化进行控制，即这个时候需要有温度的变化才能使其发生相变，一般来说，加热和冷却的速率都比较慢，这样导致智能材料的响应频率就比较慢，不能满足实际的生产应用，用温度控制相变也导致大量的能量浪费，不利于能源的高效利用，所以，寻找新型高频率的合金材料成为了迫切的需要。
1.1.2 NiMnSn合金结构
铁磁Ni-Mn-Sn合金也是一种哈斯勒合金，具有哈斯勒合金的化学通式X2YZ，母相为L21有序型bcc结构。在点阵中，Ni原子占据了(0, 0, 0);(1/2, 1/2, 1/2)点阵位置，Mn原子占据(1/4,1/4,1/4)点阵位置，和Ni-Mn-Ga铁磁合金在结构上不同的是：在点阵中，(3/4, 3/4, 3/4)位置被Sn原子所取代(如图1.1所示)。这个时候，最相邻Mn原子的八个原子是Ni，优尔个次近邻的原子是Sn，而Mn原子之间的间隔是第三近邻，间距分别是0.26nm,0.3nm和0.42nm。