Co-Ni-Al基磁控形状记忆合金的微观组织、力学及磁性研究

发布时间：2023-03-13 21:21

　　Co-Ni-Al系列合金作为一种新型磁控形状记忆合金,它不仅具有磁控形状记忆合金的高响应频率和大磁致应变等特点,还具有传统磁控形状记忆合金Ni2MnGa所缺乏的良好力学性能和可加工性等优点。目前,Co-Ni-Al系列磁控形状记忆合金所能获得的磁致应变还比较小,多晶Co-Ni-Al合金在外磁场作用下只能获130 ppm左右的磁致应变,对其工业应用有着严重的制约。因此,如何提高Co-Ni-Al的磁控形状记忆效应成为广大材料工作者的研究重点。从磁控形状记忆效应的解析模型来看,提高Co-Ni-Al合金的磁致应变可以通过提高合金的磁晶各向异性和饱和磁化强度,同时降低相变临界应力和马氏体再取向应力来实现。目前最主要也是最直接的方法就是通过合金化来提高合金的磁晶各向异性和饱和磁化强度,通过相变的控制和相分布来降低相变临界力和马氏体再取向应力。本文运用金相分析(OM)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X-射线能谱(EDX)、透射电镜(TEM)、震动样品磁强计(VSM)和电子万能试验机等多种现代分析和测试手段,系统地研究了铁磁性元素Fe, Gd, Dy和Er掺杂对Co-Ni-Al基合金的显微...

【文章页数】：170 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 形状记忆效应
        1.2.1 温度驱动形状记忆效应
        1.2.2 磁场驱动形状记忆效应
        1.2.3 磁控形状记忆合金的应用
    1.3 传统Ni-Mn-Ga磁控形状记忆合金
        1.3.1 Ni-Mn-Ga磁控形状记忆合金的微观结构
        1.3.2 Ni-Mn-Ga磁控形状记忆合金的马氏体相变
        1.3.3 Ni-Mn-Ga磁控形状记忆合金的力学性能
        1.3.4 Ni-Mn-Ga磁控形状记忆合金的磁性能
        1.3.5 Ni-Mn-Ga磁控形状记忆合金的磁致应变
        1.3.6 合金化对Ni-Mn-Ga磁控形状记忆合金的影响
    1.4 新型Co-Ni-Al磁控形状记忆合金
        1.4.1 Co-Ni-Al磁控形状记忆合金的晶体结构
        1.4.2 Co-Ni-Al磁控形状记忆合金的马氏体相变和磁转变
        1.4.3 Co-Ni-Al磁控形状记忆合金的磁性能
        1.4.4 Co-Ni-Al磁控形状记忆合金的力学性能
        1.4.5 Co-Ni-Al磁控形状记忆合金的磁致应变
        1.4.6 合金化对Co-Ni-Al磁控形状记忆合金的影响
    1.5 本课题的研究背景、目的及主要内容
        1.5.1 研究背景
        1.5.2 研究目的和内容
    参考文献
第二章 材料制备及试验方法
    2.1 研究工艺路线
    2.2 合金成分设计
        2.2.1 Co-Ni-Al基体合金成分选择
        2.2.2 合金化元素的选择
    2.3 合金制备
        2.3.1 原料的准备
        2.3.2 熔炼设备和工艺
    2.4 测试设备与测试方法
        2.4.1 微观组织观察
        2.4.2 相结构和成分分析
        2.4.3 相变温度和磁转变温度测定
        2.4.4 磁性能测定
        2.4.5 力学性能测定
        2.4.6 磁致应变测定
    参考文献
第三章 Co-Ni-Al基磁控形状记忆合金形变驱动力研究
    3.1 引言
    3.2 Co-Ni-Al磁控形状记忆合金的形变驱动力影响因素
        3.2.1 Co-Ni-Al基体合金的饱和磁化强度
        3.2.2 Co-Ni-Al基体合金的磁晶各向异性常数
        3.2.3 Co-Ni-Al基体合金的形变驱动力
    3.3 合金元素对Co-Ni-Al合金的形变驱动力的影响
        3.3.1 合金元素对基体合金的饱和磁化强度影响
        3.3.2 合金元素对基体合金的磁晶各向异性的影响
        3.3.3 合金元素对基体合金的形变驱动力影响
    3.4 分析讨论
        3.4.1 合金元素增强基体合金的饱和磁化强度
        3.4.2 合金元素提升基体合金的磁晶各向异性
        3.4.3 合金元素对形变驱动力的影响
    3.5 本章小结
    参考文献
第四章 Co-Ni-Al基磁控形状记忆合金微观组织和马氏体相变
    4.1 引言
    4.2 Co-Ni-Al合金的微观组织和相结构
        4.2.1 显微组织
        4.2.2 相组成和结构
        4.2.3 马氏体相变行为及其微观结构
    4.3 Co-Ni-Al-Fe合金的微观组织和结构
        4.3.1 Fe含量对合金显微组织的影响
        4.3.2 Fe含量对合金相组成和结构的影响
        4.3.3 马氏体相变行为及其微观结构
    4.4 Co-Ni-Al-Gd合金的微观组织和结构
        4.4.1 Gd含量对合金显微组织的影响
        4.4.2 Gd含量对合金相组成和结构的影响
        4.4.3 马氏体相变行为及其微观结构
    4.5 Co-Ni-Al-Dy合金的微观组织和结构
        4.5.1 Dy含量对合金显微组织的影响
        4.5.2 Dy含量对合金相组成和结构的影响
        4.5.3 马氏体相变行为及其微观结构
    4.6 Co-Ni-Al-Er合金的微观组织和结构
        4.6.1 Er含量对合金显微组织的影响
        4.6.2 Er含量对合金相组成和结构的影响
        4.6.3 马氏体相变行为及其微观结构
    4.7 分析讨论
        4.7.1 微观组织演化机理
        4.7.2 马氏体相变温度强化机制
        4.7.3 马氏体相变机制
    4.8 本章结论
    参考文献
第五章 Co-Ni-Al基磁控形状记忆合金的磁性能研究
    5.1 引言
    5.2 Co-Ni-Al-Fe合金的磁性能研究
        5.2.1 Co-Ni-Al-Fe合金的磁化特性和居里温度
        5.2.2 Co-Ni-Al-Fe合金的磁晶各向异性常数
    5.3 Co-Ni-Al-Gd合金的磁性能研究
        5.3.1 Co-Ni-Al-Gd合金的磁化特性和居里温度
        5.3.2 Co-Ni-Al-Gd合金的磁晶各向异性常数
    5.4 Co-Ni-Al-Dy合金的磁性能研究
        5.4.1 Co-Ni-Al-Dy合金的磁化特性和居里温度
        5.4.2 Co-Ni-Al-Dy合金的磁晶各向异性常数
    5.5 Co-Ni-Al-Er合金的磁性能研究
        5.5.1 Co-Ni-Al-Er合金的磁化特性和居里温度
        5.5.2 Co-Ni-Al-Er合金的磁晶各向异性常数
    5.6 分析讨论
        5.6.1 元素掺杂增强Co-Ni-Al合金磁性能机制
        5.6.2 元素掺杂对Co-Ni-Al合金磁晶各向异性的影响
    5.7 本章结论
    参考文献
第六章 Co-Ni-Al基磁控形状记忆合金的力学性能研究
    6.1 引言
    6.2 Co-Ni-Al-Fe合金的力学性能研究
        6.2.1 Co-Ni-Al-Fe合金的硬度
        6.2.2 Co-Ni-Al-Fe合金的压缩变形行为
    6.3 Co-Ni-Al-Gd合金的力学性能研究
        6.3.1 Co-Ni-Al-Gd合金的硬度
        6.3.2 Co-Ni-Al-Gd合金的压缩变形行为
    6.4 Co-Ni-Al-Dy合金的力学性能研究
        6.4.1 Co-Ni-Al-Dy合金的硬度
        6.4.2 Co-Ni-Al-Dy合金的压缩变形行为
    6.5 Co-Ni-Al-Er合金的力学性能研究
        6.5.1 Co-Ni-Al-Er合金的硬度
        6.5.2 Co-Ni-Al-Er合金的压缩变形行为
    6.6 分析讨论
        6.6.1 元素掺杂对Co-Ni-Al合金的硬度影响分析
        6.6.2 元素掺杂对Co-Ni-Al合金压缩力学性能影响分析
    6.7 本章结论
    参考文献
第七章 Co-Ni-Al基磁控形状记忆合金的磁致应变研究
    7.1 引言
    7.2 Co-Ni-Al-Fe合金的磁致应变研究
        7.2.1 Co-Ni-Al-Fe合金的形状记忆回复率
        7.2.2 Co-Ni-Al-Fe合金的磁致应变
    7.3 Co-Ni-Al-Gd合金的磁致应变研究
        7.3.1 Co-Ni-Al-Gd合金的形状记忆回复率
        7.3.2 Co-Ni-Al-Gd合金的磁致应变
    7.4 Co-Ni-Al-Dy合金的磁致应变研究
        7.4.1 Co-Ni-Al-Dy合金的形状记忆回复率
        7.4.2 Co-Ni-Al-Dy合金的磁致应变
    7.5 Co-Ni-Al-Er合金的磁致应变研究
        7.5.1 Co-Ni-Al-Er合金的形状记忆回复率
        7.5.2 Co-Ni-Al-Er合金的磁致应变
    7.6 分析讨论
        7.6.1 元素掺杂及热机械循环对Co-Ni-Al合金的形状记忆回复率影响分析
        7.6.2 Co-Ni-Al基合金磁致应变过程分析
    7.7 本章结论
    参考文献
第八章 主要结论
本课题研究的创新点和以后工作展望
    一、本论文的创新点
    二、以后工作展望
科研成果清单
致谢



本文编号：3762409