Ni-Mn基磁形状记忆合金的磁结构相变调控及热效应研究

发布时间：2021-02-11 11:21

　　制冷技术已成为当代不可或缺的关键技术。传统的气体压缩式制冷技术通常采用破坏臭氧层的制冷工质（如氢氟氯碳化物）,且其制冷效率已达到其极限值。因此,开发环保、高效的新型制冷技术以取代传统的气体压缩式制冷技术的需求变得迫切。基于热效应的固态制冷就是这样的一种技术。其中,基于磁热效应的磁制冷技术和基于弹热效应的弹热制冷技术是固态制冷技术中最具开发潜力的两种新型制冷技术。开发兼具大且可逆的热效应、功能特性循环稳定性高、多铁性强的制冷工质是实现磁（力）-热能量高效转换的有效途径。在各种制冷剂中,Ni-Mn基磁形状记忆合金兼具磁热效应和弹热效应,应用于固态制冷时能够提供多种不同的制冷方式,因而被认为是一种极具潜力的制冷剂。由于文献报道的Ni-Mn基磁形状记忆合金的磁结构相变参数（热滞后△Thys、相转变间隔△Tint、相变时两相磁化强度差△M和相变熵变△SA）结合不合理,它们驱动完全且可逆的磁结构相变所需的最小磁场（μ0Hmin）通常远高于5T。如此高的磁场必须由昂贵的超导磁体来提供,提供高磁场的装置也较复杂。此外,由于一级相变的本质,Ni-Mn基合金制冷温区也较窄。这些缺陷严重阻碍了该类合金的实际... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：143 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１典型磁热材料在２?Ｔ磁场下获得的绝热温变＿??本文以Ｎｉ－Ｍｎ基磁形状记忆合金为基础，通过协同调控磁结构相变参数??

金基础研究以及应用开发研究方面均己取得了巨大的进展，且有一些形状记??忆合金在航空、航天、医学以及汽车等领域已被广泛应用［５８，５９］，不管是在简??单的连接件和紧固件中还是在精密复杂的仪器中，都能看到其身影，如图２－１??所示【５８］。与压电陶瓷和磁致伸缩材料相比，传统形状记忆合金，如Ｎｉ－Ｔｉ［６Ｇ］，??Ｃｕ－Ａｌ－Ｘ（Ｘ?＝?Ｎｉ、Ｍｎ、Ｚｎ）［６１＿６３］，［６基［６４，６５］等，具有较大的可回复应变和大??的回复应力，因此其可作为驱动器的候选材料。然而这些传统形状记忆合金??的驱动场为温度和应力，因而其响应频率较低（１０?Ｈｚ左右）［６￣，这严重限??制了传统形状记忆合金在驱动器方面的应用。与传统形状记忆合金相比，具??有磁性的形状记忆合金即磁形状记忆合金具有响应频率快的优势［６６］，具有较??大潜力作为驱动器使用。??＠?通Ｉ??图２－１形状记忆合金的应用＾??（ａ）液压管接头；（ｂ）断路器；（ｃ）热驱动器；（ｄ）西蒙过滤器；（ｅ）眼镜框；（ｆ）??逆电流器；（ｇ）机器臂??－３?－??

中的马氏体相变属于半热弹性马氏体相变［８８］。??马氏体相变和逆马氏体相变的特征温度通常可以通过差示扫描量热仪测??得［８９】，如图２－２所示。其中，图中符号Ｍｓ、Ｍｆ、Ａ及」ｆ分别表示马氏体相??变幵始温度、马氏体相变结束温度、逆马氏体相变开始温度和逆马氏体相变??结束温度。当温度降到Ｍｆ以下时合金全部处于马氏体状态。当温度升到▲??以上时，合金全部转变成奥氏体相。??３５????３０?？?｜Ｅｎｄｏ?八??２５?＿?灿’?ＩＩ??ｉ２０?：?Ｃ?／ｖ???Ｔ?１５－?Ａ＊?？??■?１。：?＾?１?１??Ｘ?５?．?＼ｆ?Ｃｏｏｔｉｎｇ??皇?Ｉ?鱼?＞?Ｉ?Ｉ??２００?２５０?３００?３５０?４００?４５０?５００??Ｔ（Ｋ）??图２－２马氏体相变和其逆相变示意图??２．１．２形状记忆效应??形状记忆效应是指具有热弹性马氏体相变的形状记忆合金在某一温度下??（低于Ｍｆ，处于马氏体状态）进行一定变形量的塑性变形后，之后将其加热??到冷以上时，形状记忆合金恢复到变形前形状。该效应可以分为三类：单程??形状记忆效应、双程形状记忆效应和全程形状记忆效应［９Ｇ］。单程形状记忆效??应、双程形状记忆效应和全程形状记忆效应的示意图分别如图２－３?Ｕ）、图??－５?－??

【参考文献】：
期刊论文
[1]形状记忆合金弹热效应研究进展[J]. 袁勃,曾磊,钱明芳,张学习,耿林.  材料导报. 2018(17)
[2]磁热效应材料的研究进展[J]. 郑新奇,沈俊,胡凤霞,孙继荣,沈保根.  物理学报. 2016(21)
[3]马氏体相变的分类[J]. 徐祖耀.  金属学报. 1997(01)

博士论文
[1]磁性形状记忆合金的超弹性、磁弹耦合及磁热性能研究[D]. 王子龙.北京理工大学 2016



本文编号：3029030