多晶Ni-Mn-Ga合金结构与性能各向异性研究
发布时间：2021-08-26 06:14
Ni-Mn-Ga形状记忆合金具有磁感生应变和磁热效应等优异的性能,但存在普通多晶合金较单晶合金性能有明显下降的问题。本文以织构多晶Ni-Mn-Ga合金为研究对象,研究生长和再结晶织构对合金高温变形与功能特性的影响规律。采用铸造凝固获得沿晶体取向生长的柱状晶组织,通过热挤压制备含再结晶织构的多晶Ni-Mn-Ga合金棒材。系统研究两种织构多晶Ni-Mn-Ga合金的高温塑性变形、超弹性、弹热效应的各向异性以及磁感生应变和旋转磁热效应,为低成本高性能Ni-Mn-Ga合金功能材料的应用奠定了基础。研究表明,Ni-Mn-Ga合金凝固后形成粗大的柱状晶组织,柱状晶生长方向形成<001>织构。铸态多晶Ni-Mn-Ga合金在温度1273K～1323K、最大挤压比16:1条件下进行热挤压,转变为细小等轴晶组织,挤压方向为<111>织构。马氏体相变后,柱状晶Ni-Mn-Ga合金的马氏体仍保留奥氏体的<001>织构,而等轴晶Ni-Mn-Ga合金除奥氏体<111>织构外,还产生了挤压方向平行马氏体孪晶面的织构。等轴晶Ni-Mn-Ga合金奥氏体L21结构在接近有序-...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Ni2MnGa合金B2结构和L21结构示意图
第1章绪论-19-到制冷的目的。当制冷工质发生结构相变时，则晶格熵中不仅包括了晶格振动熵，还包括两相之间的相变熵。在弹热循环中，与磁热制冷循环类似，绝热条件下，弹热制冷工质施加应力场诱发相变，相变熵为负，总熵不变条件下，晶格振动熵增加，制冷工质温度升高；随后与外界热交换，在恒定应力场下释放热量，制冷工质温度恢复。随后在绝热条件下撤去应力场，逆相变发生，此时相变熵为正，晶格振动熵减小，制冷工质温度降低；最后在零应力场下与外界发生热交换，吸收热量，制冷工质温度恢复，以此循环下实现弹热效应制冷的效果。图1-10磁制冷工质的布雷顿循环示意图[127]Fig.1-10Schematicillustrationofthemagneticrefrigerationcyclea)Adiabaticmagnetization;b)Removeheat;c)Adiabaticdemagnetization;d)Coolrefrigeratorcontents从热力学上看，磁热效应(弹热效应)就是制冷介质在磁场(应力场)下熵发生变化而伴随的热效应。对于制冷介质，整体熵S由晶格振动熵、磁熵和传导电子熵组成。一般而言，电子熵室温附近较小，可以忽略，因此制冷工质的熵为晶格振动熵和磁熵的总和。在常压下，制冷介质的熵S是温度T、磁场强度H和应力场σ的函数S(T,H,σ)，熵S(T,H,σ)的全微分，可以写成[23]：
第3章织构多晶Ni-Mn-Ga合金的组织与相变-37-图3-2铸态柱状晶组织的多晶Ni-Mn-Ga合金IPF图Fig.3-2Inversepolefigure(IPF)mapoftheas-castNi-Mn-Gaalloywiththecoarsecolumnargrains图3-3不同挤压温度和挤压比的多晶Ni-Mn-Ga合金IPF图Fig.3-3InversepolefiguremapsoftheextrudedNi-Mn-Gaalloysatdifferentextrusiontemperaturesandratios(Extrusiondirection:outofplane)a)T=1273K,R=9:1;b)T=1323K,R=9:1;c)T=1323K,R=12:1;d)T=1323K,R=16:1
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁驱动相变材料研究进展[J]. 聂志华,王沿东,刘冬梅. 中国材料进展. 2012(03)
[2]EBSD技术研究Ni-48Al金属间化合物超塑变形组织演变[J]. 胡静,林栋樑. 稀有金属材料与工程. 2011(04)
[3]EBSD技术分析大晶粒NiAl合金高温塑性变形组织演变与CSL特征晶界分布[J]. 胡静,林栋樑,王燕. 金属学报. 2009(06)
[4]Martensitic Transformation and Magnetic-Field-Induced Strain in Magnetic Shape Memory Alloy NiMnGa Melt-Spun Ribbon[J]. Shihai GUO, Yanghuan ZHANG, Jianliang LI, Baiyun QUAN, Yan QI and Xinlin WANG Department of Functional Material Research, Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081, China. Journal of Materials Science & Technology. 2005(02)
[5]钛合金超塑性研究及应用现状[J]. 李梁,孙建科,孟祥军. 材料开发与应用. 2004(06)
[6]材料超塑性研究的现状与发展[J]. 丁桦,张凯锋. 中国有色金属学报. 2004(07)
[7]定向凝固NiAl合金的超塑性行为[J]. 郭建亭,张光业,杜兴蒿. 中国有色金属学报. 2004(04)
[8]智能材料与结构的研究及应用[J]. 余海湖,赵愚,姜德生. 武汉理工大学学报. 2001(11)
[9]共晶NiAl-9Mo合金的超塑性行为[J]. 杜兴蒿,郭建亭,周彼德. 金属学报. 2001(10)
[10]等原子比NiAl多晶合金的超塑性行为[J]. 杜兴蒿,郭建亭,周彼德. 金属学报. 2001(02)
博士论文
[1]Ni-Mn-Ga记忆合金纤维组织结构及热驱动/磁热特性[D]. 钱明芳.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]多晶Ni-Mn-Ga合金高温变形行为及组织研究[D]. 魏陇沙.哈尔滨工业大学 2013
[2]Ni-Mn-Ga铁磁形状记忆合金纤维的制备及应力驱动应变特性研究[D]. 钱明芳.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3363709
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Ni2MnGa合金B2结构和L21结构示意图
第1章绪论-19-到制冷的目的。当制冷工质发生结构相变时，则晶格熵中不仅包括了晶格振动熵，还包括两相之间的相变熵。在弹热循环中，与磁热制冷循环类似，绝热条件下，弹热制冷工质施加应力场诱发相变，相变熵为负，总熵不变条件下，晶格振动熵增加，制冷工质温度升高；随后与外界热交换，在恒定应力场下释放热量，制冷工质温度恢复。随后在绝热条件下撤去应力场，逆相变发生，此时相变熵为正，晶格振动熵减小，制冷工质温度降低；最后在零应力场下与外界发生热交换，吸收热量，制冷工质温度恢复，以此循环下实现弹热效应制冷的效果。图1-10磁制冷工质的布雷顿循环示意图[127]Fig.1-10Schematicillustrationofthemagneticrefrigerationcyclea)Adiabaticmagnetization;b)Removeheat;c)Adiabaticdemagnetization;d)Coolrefrigeratorcontents从热力学上看，磁热效应(弹热效应)就是制冷介质在磁场(应力场)下熵发生变化而伴随的热效应。对于制冷介质，整体熵S由晶格振动熵、磁熵和传导电子熵组成。一般而言，电子熵室温附近较小，可以忽略，因此制冷工质的熵为晶格振动熵和磁熵的总和。在常压下，制冷介质的熵S是温度T、磁场强度H和应力场σ的函数S(T,H,σ)，熵S(T,H,σ)的全微分，可以写成[23]：
第3章织构多晶Ni-Mn-Ga合金的组织与相变-37-图3-2铸态柱状晶组织的多晶Ni-Mn-Ga合金IPF图Fig.3-2Inversepolefigure(IPF)mapoftheas-castNi-Mn-Gaalloywiththecoarsecolumnargrains图3-3不同挤压温度和挤压比的多晶Ni-Mn-Ga合金IPF图Fig.3-3InversepolefiguremapsoftheextrudedNi-Mn-Gaalloysatdifferentextrusiontemperaturesandratios(Extrusiondirection:outofplane)a)T=1273K,R=9:1;b)T=1323K,R=9:1;c)T=1323K,R=12:1;d)T=1323K,R=16:1
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁驱动相变材料研究进展[J]. 聂志华,王沿东,刘冬梅. 中国材料进展. 2012(03)
[2]EBSD技术研究Ni-48Al金属间化合物超塑变形组织演变[J]. 胡静,林栋樑. 稀有金属材料与工程. 2011(04)
[3]EBSD技术分析大晶粒NiAl合金高温塑性变形组织演变与CSL特征晶界分布[J]. 胡静,林栋樑,王燕. 金属学报. 2009(06)
[4]Martensitic Transformation and Magnetic-Field-Induced Strain in Magnetic Shape Memory Alloy NiMnGa Melt-Spun Ribbon[J]. Shihai GUO, Yanghuan ZHANG, Jianliang LI, Baiyun QUAN, Yan QI and Xinlin WANG Department of Functional Material Research, Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081, China. Journal of Materials Science & Technology. 2005(02)
[5]钛合金超塑性研究及应用现状[J]. 李梁,孙建科,孟祥军. 材料开发与应用. 2004(06)
[6]材料超塑性研究的现状与发展[J]. 丁桦,张凯锋. 中国有色金属学报. 2004(07)
[7]定向凝固NiAl合金的超塑性行为[J]. 郭建亭,张光业,杜兴蒿. 中国有色金属学报. 2004(04)
[8]智能材料与结构的研究及应用[J]. 余海湖,赵愚,姜德生. 武汉理工大学学报. 2001(11)
[9]共晶NiAl-9Mo合金的超塑性行为[J]. 杜兴蒿,郭建亭,周彼德. 金属学报. 2001(10)
[10]等原子比NiAl多晶合金的超塑性行为[J]. 杜兴蒿,郭建亭,周彼德. 金属学报. 2001(02)
博士论文
[1]Ni-Mn-Ga记忆合金纤维组织结构及热驱动/磁热特性[D]. 钱明芳.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]多晶Ni-Mn-Ga合金高温变形行为及组织研究[D]. 魏陇沙.哈尔滨工业大学 2013
[2]Ni-Mn-Ga铁磁形状记忆合金纤维的制备及应力驱动应变特性研究[D]. 钱明芳.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3363709
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