掺杂Ni-Mn-Sn基磁性记忆合金的马氏体相变与性能

发布时间：2022-12-06 04:01

　　Ni-Mn-Sn磁性记忆合金既有传统温控形状记忆合金的典型特征,又能够由磁场诱发产生形状记忆效应,是一种集“传感”与“驱动”的新型智能材料。但是,该合金的脆性大、可加工性能差,严重制约了这类磁性形状记忆合金的工程应用及发展,如何解决合金的脆性问题是当前亟待研究的课题之一;此外,高温磁性记忆合金具有强烈的应用需求,开发高温磁性记忆合金也是亟待解决的另一关键问题。针对脆性问题,本文通过添加适量的稀土（Tb、Dy、Y）及过渡族金属Cu对Ni-Mn-Sn合金的力学性能进行改善;系统地研究了稀土及Cu掺杂对合金的微观组织、马氏体相变行为、力学及磁性能质的影响规律和物理本质。然后,为满足其高温环境下的特殊应用需求,采用Cu、Co共掺杂的手段,在改善合金脆性的基础上,同时提高了Ni-Mn-Sn磁性记忆合金的工作温度。研究发现,掺杂稀土元素Tb、Dy和Y能够达到晶粒显著细化的效果,且晶粒尺寸随稀土掺杂含量的增多而逐渐减小。稀土元素的添加导致Ni-Mn-Sn-RE合金基体中产生富稀土第二相,第二相的数量和体积分数随着掺杂含量的增多而增加。当掺杂含量≤2.0at.%时,第二相主要沿晶界分布;当掺杂含量达5... 

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 磁性形状记忆合金
    1.3 Ni-Mn-Sn磁性形状记忆合金
        1.3.1 Ni-Mn-Sn合金的晶体结构
        1.3.2 Ni-Mn-Sn合金的磁性起源
        1.3.3 Ni-Mn-Sn合金的磁驱马氏体相变
        1.3.4 Ni-Mn-Sn合金的力学性能
        1.3.5 Ni-Mn-Sn合金的磁性能
    1.4 主要研究内容
第2章 试验材料及研究方法
    2.1 引言
    2.2 材料制备及试验方法
        2.2.1 材料制备
        2.2.2 组织观察与结构分析
        2.2.3 马氏体相变行为测试
        2.2.4 力学性能测试及断口分析
        2.2.5 磁性能测试
    2.3 密度泛函理论与计算方法
        2.3.1 密度泛函理论
        2.3.2 计算方法
第3章 稀土掺杂Ni-Mn-Sn合金的马氏体相变与力学和磁性质
    3.1 引言
    3.2 Ni-Mn-Sn-RE合金的微观组织结构
        3.2.1 Ni-Mn-Sn-Tb合金的显微组织
        3.2.2 Ni-Mn-Sn-Tb合金的相结构
        3.2.3 Ni-Mn-Sn-Dy和 Ni-Mn-Sn-Y合金的显微组织
        3.2.4 Ni-Mn-Sn-Dy和 Ni-Mn-Sn-Y合金的相结构
    3.3 Ni-Mn-Sn-RE合金的马氏体相变
        3.3.1 Ni-Mn-Sn-Tb合金的马氏体相变
        3.3.2 Ni-Mn-Sn-Dy和 Ni-Mn-Sn-Y合金的马氏体相变
    3.4 Ni-Mn-Sn-RE合金的力学行为
        3.4.1 Ni-Mn-Sn-Tb合金的压缩变形行为
        3.4.2 Ni-Mn-Sn-Tb合金的断口形貌
        3.4.3 Ni-Mn-Sn-Dy和 Ni-Mn-Sn-Y合金的压缩变形行为
        3.4.4 Ni-Mn-Sn-Dy和 Ni-Mn-Sn-Y合金的断口形貌
    3.5 Ni-Mn-Sn-RE合金的磁性质
    3.6 本章小结
第4章 Cu掺杂Ni-Mn-Sn合金的马氏体相变与力学和磁性质
    4.1 引言
    4.2 Ni-Mn-Sn-Cu合金的微观组织结构
        4.2.1 Ni-Mn-Sn-Cu合金的显微组织
        4.2.2 Ni-Mn-Sn-Cu合金的相结构
    4.3 Ni-Mn-Sn-Cu合金的马氏体相变
        4.3.1 Cu掺杂对Ni-Mn-Sn合金马氏体相变的影响规律
        4.3.2 Cu掺杂对Ni-Mn-Sn-Cu合金相变温度影响的机理
    4.4 Ni-Mn-Sn-Cu合金的力学行为
        4.4.1 Ni-Mn-Sn-Cu合金的压缩断裂行为
        4.4.2 Ni-Mn-Sn-Cu合金的断口形貌
    4.5 Ni-Mn-Sn-Cu合金的磁性质
    4.6 本章小结
第5章 Cu和 Co共掺杂Ni-Mn-Sn合金的马氏体相变与力学和磁性质
    5.1 引言
    5.2 高温Ni-Mn-Sn磁性记忆合金的理论研究与成分设计
    5.3 Ni-Co-Mn-Sn-Cu合金的微观组织结构
    5.4 Ni-Co-Mn-Sn-Cu合金的磁驱马氏体相变
    5.5 Ni-Co-Mn-Sn-Cu合金的力学行为
    5.6 Ni-Co-Mn-Sn-Cu合金的磁性质
    5.7 本章小结
结论
创新点
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【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]钇对NiMnSn高温记忆合金相变和力学性能的影响[J]. 李剋蒙,陈枫,佟运祥,李莉,郑玉峰.  稀有金属材料与工程. 2013(S2)
[3]哈斯勒合金Ni-Mn-Sn的马氏体相变与反磁热性质[J]. 敬超,李哲,陈继萍,鲁玉明,曹世勋,张金仓.  物理学报. 2008(06)
[4]Ni-Mn-Ga-RE（RE=Tb,Sm）合金的马氏体相变和磁感生应变[J]. 郭世海,张羊换,赵增祺,李健靓,王新林.  中国稀土学报. 2003(06)
[5]Cu－Zn－AI合金的形状记忆效应稳定与改进[J]. 冯庆玲，刘娜.  兵器材料科学与工程. 1994(05)

博士论文
[1]Ni-Mn-Ga-Gd高温记忆合金的马氏体相变与力学行为[D]. 张欣.哈尔滨工业大学 2014
[2]Ni-Mn-In基合金的马氏体相变与结构和性能[D]. 丰焱.哈尔滨工业大学 2009
[3]Ni-Mn-Ga-RE磁性记忆合金的微观结构与马氏体相变和力学性能[D]. 高丽.哈尔滨工业大学 2007
[4]单晶Ni-Mn-Ga孪晶界迁动机制研究及应力诱发马氏体相变模拟[D]. 彭志明.上海交通大学 2007



本文编号：3711019