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泡沫NiCoMnIn合金的粉冶法制备、结构和性能研究

作　者: 熊晓明
导　师: 王刚；王沿东
学　校: 东北大学
专　业: 材料学
关键词: 泡沫NiCoMnIn合金 粉冶法 球磨 孔隙率 马氏体相变
分类号: TG139.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 21次
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内容摘要


形状记忆合金做为一种新型功能性材料为人们所认识,并成为一个独立的学科分支。铁磁形状记忆合金具有强铁磁性,大磁致伸缩,温控和磁控形状记忆效应,响应频率接近压电陶瓷,输出应变和应力接近温控形状记忆合金等特点,近年来得到材料科学、物理学等领域学者的极大研究兴趣,有希望成为新型磁驱动记忆效应的首选材料。本论文对泡沫Ni45Co5Mn36.7In133合金的粉冶法制备工艺和性能进行了详细研究。通过工艺研究发现NaCl比NaAlO3更适合做填充物,主要由于NaCl能够使NiCoMnIn合金颗粒连接的更加紧密。NiCoMnIn合金的颗粒度要小于200目,大于200目在抽真空的过程中会破碎。930℃是最佳的退火温度,退火的最佳保温时间是15min～20min,在这个时间段的样品的孔隙率能达到最大。随着填充物的比例增加,孔隙随之增加,尺寸也是逐渐变大,基体Ni45Co5Mn36.7In13.3连接性也是逐渐变差。填充物NaCl颗粒度细化到200目以下,会使泡沫材料的孔隙率大幅降低。球磨使Ni45Co5Mn36.7In13.3合金的相变点大幅降低和使结构变成无序状态。原始合金的马氏体转变点在0℃附近,而球磨后(200目以下)的合金颗粒马氏体的转变点推断在-80℃～100℃。泡沫材料的屈服强度要比原始合金的屈服强度低出一个数量级。磁致形状记忆合金屈服强度的降低意味着马氏体相变的临界应力降低,这有利于外加应力或磁场作用下发生马氏体相变,从而产生形状记忆效应。试样在930℃退火保温延长到25min,由于保温时间的延长使孔隙率降低,泡沫材料的胞壁结实,相同的宏观应变产生马氏体转变增多,胞壁破碎减少,从而在能够在12T磁场驱动下,使残余应变的回复大幅增加。这对设计具有高磁致回复应变的形状记忆合金具有重要的指导意义。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 文献综述  11-27
  1.1 形状记忆合金的介绍  11-15
    1.1.1 形状记忆合金诞生和发展过程  11-12
    1.1.2 形状记忆合金的分类  12
    1.1.3 形状记忆的应用  12-15
  1.2 磁形状记忆合金  15-20
    1.2.1 磁形状记忆合金的发展现状和应用前景  15-16
    1.2.2 磁形状记忆效应  16-17
    1.2.3 铁磁形状记忆合金介绍  17-20
      1.2.3.1 铁磁形状记忆合金的晶体结构  17-19
      1.2.3.2 铁磁形状记忆合金的力学性能  19
      1.2.3.3 铁磁形状记忆合金的磁化性能  19-20
  1.4 泡沫金属材料的研究进展  20-25
    1.4.1 泡沫金属的结构  20-21
    1.4.2 泡沫金属的制备  21-22
      1.4.2.1 铸造法  21-22
      1.4.2.2 镀覆金属法  22
      1.4.2.3 粉末冶金法  22
      1.4.2.4 纤维冶金法  22
      1.4.2.5 喷溅沉积法  22
    1.4.3 泡沫金属的性能  22-24
      1.4.3.1 力学性能  22-23
      1.4.3.2 电性能及电磁屏蔽性能  23
      1.4.3.3 热性能  23
      1.4.3.4 声学性能  23-24
    1.4.4 泡沫金属的应用  24-25
  1.5 实验选题及其意义  25-27
第二章 实验材料、设备和实验方法  27-33
  2.1 泡沫NiCoMnIn的粉冶法制备  27-30
    2.1.1 仪器与设备  27
    2.1.2 原料和试剂  27-28
    2.1.3 泡沫Ni_(45)Co_5Mn_(36.7)In_(13.3)合金的制备流程  28-30
  2.2 实验设备和实验方法  30-33
    2.2.1 金相实验  30
    2.2.2 DSC差热分析实验  30
    2.2.3 XRD物相分析仪  30-31
    2.2.4 VSM振动样品磁强计  31
    2.2.5 准静态压缩实验  31-32
    2.2.6 强磁场实验  32-33
第三章 泡沫NiCoMnIn合金制备工艺研究  33-46
  3.1 两种填充物的对比  33
  3.2 基体颗粒度的选择  33-35
  3.3 退火温度的选择  35-39
  3.4 热处理模具的对实验的影响  39-40
  3.5 最佳的保温时间的测定  40-41
  3.6 NaCl填充比例的研究  41-43
  3.7 NaCl颗粒的细化  43-46
第四章 泡沫NiCoMnIn合金的结构和性能  46-60
  4.1 热循环分析  46-49
  4.2 晶体结构分析  49-51
  4.3 磁性能分析  51-53
  4.4 准静态压缩实验结果分析  53-57
  4.5 强磁场实验结果分析  57-60
第五章 结论  60-62
参考文献  62-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 其他特种性质合金 > 形状记忆合金
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