细晶Ni-Mn-Ga合金的马氏体相变和磁热性能

发布时间：2017-09-24 02:37

  本文关键词：细晶Ni-Mn-Ga合金的马氏体相变和磁热性能

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【摘要】：本文通过控制球磨参数来得到不同粒径分布的Ni-Mn-Ga粉体材料,并随后加以退火处理。采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、超导量子干涉仪(SQUID)来表征其组织结构、马氏体相变、磁热效应,揭示不同粒径大小的Ni-Mn-Ga合金的组织结构和马氏体相变特征以及磁热性能。实验发现,在球磨过程中,Ni-Mn-Ga粉体的尺寸并非随球磨时间的增加而一直下降。在球磨转速统一为500转/分、球料比为5:1、球磨介质均为丙酮时,熔铸态Ni-Mn-Ga块材晶粒大小尺寸约为3mm,发现经过60min球磨时,晶粒尺寸大小即进入100μm量级以内,球磨时间延长,所得粉体尺寸逐渐减小。当球磨时间达到24h,所得粉体尺寸在20μm左右,其后继续延长球磨时间至72h,发现粉体尺寸约为200nm,再增加球磨时间则粉体的尺寸趋于稳定而不发生显著变化。XRD和DSC表征发现,固溶态块材在加热和冷却时发生单步马氏体相变,其原因在于Ni2Mn Ga室温下为母相L21结构,Ni47.4Mn32.1Ga20.5室温下为体心四方非调制马氏体结构。球磨后粉体在热分析时未显示明显吸放热峰是由于球磨附加了很大的内应力,其晶格会发生畸变,只是一些粒径的球磨粉体表现出宽泛的、微弱的相变潜热峰。在对由Ni47.4Mn32.1Ga20.5块材球磨所得的五组粒径不同的粉体进行500℃/5h去应力退火后,发现随着粒径的减小,马氏体相变温度呈下降趋势,这是因为随晶粒尺寸的减小,晶界的体积分数增大,阻碍马氏体在母相晶内的形核长大,从而使Ms点向低温移动。退火前后的粉末XRD分析表明内应力的存在与否及其大小能够影响细晶Ni-Mn-Ga的相变路径,且退火后的Ni47.4Mn32.1Ga20.5粉体呈现出7M正交马氏体结构,表明在室温下,四方非调制马氏体比7M马氏体更为稳定。磁性能测试表明,细晶Ni47.4Mn32.1Ga20.5粉末的居里温度不随其粒径而改变、对合金组分不敏感,且其居里点高于马氏体相变点,马氏体为铁磁相。5T磁场下,在块材Ni47.4Mn32.1Ga20.5中得到了最大磁熵变,为23J/kg·K,且随着粒径的减小,其最大磁熵变也呈现减小趋势,所有粉末的最大磁熵变均在其马氏体相变点附近出现。
【关键词】：细晶Ni Mn Ga粉末 马氏体相变 磁热性能 组织结构
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.15
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 磁热合金材料简介9-19
• 1.1.1Ni-Mn-Ga合金中的相变12-17
• 1.1.2 Ni-Mn-Ga合金中的磁热效应17-19
• 1.2 选题背景及其意义19-20
• 1.3 主要研究内容20-21
• 第2章 实验材料及方法21-23
• 2.1 材料制备及热处理21
• 2.2 相变温度的测量21-22
• 2.3 组织结构分析22
• 2.4 磁热性能的表征22-23
• 第3章 细晶Ni-Mn-Ga合金的组织结构和马氏体相变23-46
• 3.1 引言23
• 3.2 细晶Ni-Mn-Ga合金的球磨制备23-29
• 3.3 细晶Ni-Mn-Ga合金的物相分析（XRD）29-38
• 3.3.1 细晶Ni47.4Mn32.1Ga20.5合金的物相分析29-35
• 3.3.2 细晶Ni2MnGa合金的物相分析35-38
• 3.4 细晶Ni-Mn-Ga合金的马氏体相变（DSC）38-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 细晶Ni-Mn-Ga的磁热性能46-55
• 4.1 引言46
• 4.2 磁熵变的计算方法46-47
• 4.3 细晶Ni-Mn-Ga合金的磁学性能47-53
• 4.3.1 细晶Ni-Mn-Ga合金的居里温度和饱和磁化强度47-49
• 4.3.2 细晶Ni-Mn-Ga的磁热性能49-53
• 4.4 本章小结53-55
• 结论55-56
• 参考文献56-62
• 致谢62

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本文编号：908894