Ni-Mn-Sn-Gd磁性记忆合金的马氏体相变与力学性能及磁性质研究

发布时间：2017-08-29 19:18

  本文关键词：Ni-Mn-Sn-Gd磁性记忆合金的马氏体相变与力学性能及磁性质研究

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【摘要】：Ni-Mn-Sn合金可以由磁场直接诱发母相到马氏体之间的转变,具有响应频率高,输出应变大的特点。与此同时,在磁驱相变的过程中,伴随着丰富的物理内涵与现象,使其具备广阔的应用前景。但是该合金脆性大,严重制约其应用与发展。论文通过掺杂稀土Gd元素,保持合金的磁学特性的基础上,显著地改善了合金塑性。本文采用非自耗真空电弧熔炼制备Ni50Mn36Sn14-x Gdx(x=0,0.1,0.2,0.5,1,2 at.%)的合金材料。同时采用扫描电镜观察、X射线衍射分析、示差量热扫描分析、室温压缩试验、物性测量等测试方法系统研究了Ni-Mn-Sn-Gd合金的显微组织结构、马氏体相变行为、力学性能与磁性能及其影响因素,阐明了稀土Gd元素对Ni-Mn-Sn合金组织相变的影响规律;通过断口分析,揭示了Gd元素对Ni-Mn-Sn合金的增韧机制。研究结果表明,稀土Gd的掺杂可以使Ni-Mn-Sn合金的晶粒显著细化,随着Gd含量的增加,晶粒尺寸减小。Ni-Mn-Sn-Gd合金的显微组织由基体和第二相组成。随着Gd含量的增加,第二相的数量随之增加,尺寸变大,第二相主要沿晶界分布。磁性测试表明,Ni-Mn-Sn-Gd合金保持磁性材料的性质。在加热和冷却过程中发生一步热弹性马氏体相变和逆相变。随着稀土Gd含量的增加,相变温度升高,居里温度没有明显变化。相变温度的升高,主要是因为Gd(Ni,Mn)4Sn相的形成,导致合金基体中Mn含量的增加。压缩断裂试验结果表明,稀土Gd的掺杂可以显著提高Ni-Mn-Sn合金的力学性能。Gd元素的含量对合金的压缩断裂强度和断裂应变有显著影响。当Gd掺杂含量为2at.%时,压缩断裂强度和断裂应变达到最大值。Gd掺杂可以改变合金力学性能的原因主要是因为Gd的掺杂改变了Ni-Mn-Sn合金的断裂方式。Ni-Mn-Sn基体合金的断裂方式为沿晶断裂,因此脆性很大,机械性能很差;随着Gd掺杂含量的增加,其断裂方式逐渐转变为穿晶解理断裂,断口呈现较多的韧性撕裂棱,塑性显著增强。
【关键词】：Ni-Mn-Sn 磁性记忆合金 稀土Gd 马氏体相变 力学性能
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG139.6
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 课题研究目的及意义11-12
• 1.2 Ni-Mn-Ga磁驱动形状记忆合金12-16
• 1.2.1 Heusler合金简介13
• 1.2.2 Ni-Mn-Ga合金的晶体结构13-14
• 1.2.3 Ni-Mn-Ga合金的马氏体相变14-15
• 1.2.4 Ni-Mn-Ga合金的磁感生应变15-16
• 1.3 Ni-Mn-Sn磁驱动形状记忆合金16-20
• 1.3.1 Ni-Mn-Sn合金的晶体结构18-19
• 1.3.2 Ni-Mn-Sn合金的马氏体相变19
• 1.3.3 Ni-Mn-Sn合金的磁性能19-20
• 1.4 本文主要研究内容20-22
• 第2章 材料制备及试验方法22-24
• 2.1 实验材料22
• 2.2 组织结构分析22-23
• 2.3 力学性能测试和断口分析23
• 2.4 磁性能测试23-24
• 第3章 Ni-Mn-Sn-Gd合金的微观组织与结构24-31
• 3.1 引言24
• 3.2 Ni-Mn-Sn-Gd合金的显微组织24-28
• 3.3 Ni-Mn-Sn-Gd合金的微观结构与相组成28-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第4章 Ni-Mn-Sn-Gd合金磁性能31-38
• 4.1 引言31
• 4.2 Ni-Mn-Sn-Gd的磁化特征31-32
• 4.3 Ni-Mn-Sn-Gd合金马氏体相变32-34
• 4.4 Ni-Mn-Sn-Gd合金的磁学特性34-37
• 4.5 本章小结37-38
• 第5章 Ni-Mn-Sn-Gd合金的力学性能38-48
• 5.1 引言38
• 5.2 Ni-Mn-Sn-Gd合金的压缩变形行为38-41
• 5.3 断口分析41-44
• 5.4 SPS烧结Ni-Mn-Ga44-46
• 5.5 本章小结46-48
• 结论48-49
• 参考文献49-55
• 攻读学位期间发表的学术论文55-56
• 致谢56

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本文编号：754987