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热变形对Ni45Co5Mn36.7In13.3组织与磁性能的影响

作　者: 赵文儒
导　师: 王刚；王沿东
学　校: 东北大学
专　业: 材料学
关键词: 铁磁形状记忆合金 Ni-Co-Mn-In 动态再结晶 热模拟
分类号: TG139.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


铁磁形状记忆合金由于具有较大的输出应变与较快的响应频率而受到了人们越来越多的关注。但是以Ni-Mn-Ga为代表的该系列合金的输出应力较小,这使得该合金在应用上受到了极大的限制。而Ni-Co-Mn-In合金不仅具有铁磁形状记忆合金的基本特点,并且其输出应力为Ni-Mn-Ga系合金的50倍左右。原因在于Ni-Mn-Ga系合金的形状记忆机理是在外加磁场的作用下,马氏体变体的重新选择,而Ni-Co-Mn-In系合金的形状记忆效应为磁场诱导马氏体相变。对Ni-Mn-Co-In系合金的组织控制是此类合金的研究的热点。本文对Nl45Co5Mn36.7In13.3进行高温形变热处理,确定了合理的实验参数。利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜对热压后的组织、析出物成分进行分析,得出以下结论：1、通过适当降低应变速率、提高变形温度,在脆性倾向严重的Ni-Co-Mn-In合金中发生了动态再结晶,并在得到了宏观、微观均没有裂纹的压后合金。2、在温度较高(800。C以上),应变速率较慢(低于4×10-3s-1)时,在变形后的组织中发现有析出物的存在,析出物有两种形态,一种存在于晶界处,沿晶界分布,并且尺寸较小,大约为几微米；另一种形貌的析出物尺寸较大,为几十微米,在试样纵剖面中间靠近包套处的严重变形区内存在较多。3、对两种形貌的析出物分别进行成分分析实验,结果显示,大析出物与小析出物的成分相差不大,与原始合金的成分有较大偏差,具体表现为In的含量较基体有明显差别,仅为基体的1/5以下,而Co的含量是基体的三倍以上,Mn与Ni的含量基本保持不变。In和Co含量的差异是由于In的原子半径较大,不易于析出,而Co的对位关系与In相对应,所以在析出物中,Co补偿了In的占位,含量增加。4、对热模拟后的合金进行XRD分析,结果表明在存在析出物的样品中,只有单相的奥氏体结构的衍射峰,并没有其他相的峰存在,这就是说尽管析出物的成分较原始合金或是基体差别很大,但其仍保持Heusler结构。5、热压后合金的磁性测量结果表明,随着析出物含量的增加,磁滞曲线中饱和磁化强度的数值在减小,说明析出物的形成影响了合金的磁学性能。同时在C号试样的磁滞回线中还发现,在2T范围内,磁滞回线仍没有达到饱和,这说明马氏体相为反铁磁性。将C号试样退火后再进行磁性测量,得到的磁滞回线与原始合金相同,结合显微组织观察,C号试样由于应变速率较大(6×10-3s-1),诱发马氏体相,高温退火后,磁性测量结果显示,合金回到了与原始合金相同的奥氏体状态。6、在实验中还尝试利用B元素进一步优化该合金的热变形性能,但是由于B含量控制不当(高于0.1%),虽然细化了变形前组织,但是在晶界形成了析出相,在变形过程中产生了裂纹,因此需要进一步优化参数,达到理想效果。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-11
第一章 绪论  11-27
  1.1 前言  11-12
  1.2 形状记忆合金  12-13
  1.3 铁磁形状记忆合金  13-21
    1.3.1 Ni-Mn-X系铁磁形状记忆合金的晶体结构  13-17
    1.3.2 Ni-Mn-X系合金的马氏体相变  17-20
    1.3.3 Ni-Mn-X系合金的磁致形状记忆效应  20-21
  1.4 Ni-Mn-In合金的研究现状  21-25
    1.4.1 Ni-Mn-In合金的研究概况  21-22
    1.4.2 Ni-Mn-In的特性  22-25
  1.5 动态再结晶  25-26
  1.6 实验选题及其意义  26-27
第二章 实验部分  27-35
  2.1 试样的选材与处理  27-29
    2.1.1 实验选材  27
    2.1.2 试样的熔炼方法  27-29
    2.1.3 试样的热处理工艺  29
  2.2 热模拟实验  29-32
  2.3 实验检测与分析方法  32-35
    2.3.1 金相观察  32
    2.3.2 XRD检测方法  32
    2.3.3 差热分析仪(DSC)  32-33
    2.3.4 磁性测量(VSM)  33-35
第三章 实验结果及其分析  35-59
  3.1 金相分析  36-42
    3.1.1 原始合金的金相显微组织  36
    3.1.2 热模拟实验  36-41
    3.1.3 变形区与未变形区交界处的金相形貌  41-42
  3.2 成分分析  42-46
    3.2.1 基体成分  42-43
    3.2.2 大析出物的成分分析  43-44
    3.2.3 小析出物的成分分析  44-46
  3.3 XRD物相分析  46-49
  3.4 差热分析(DSC)  49-51
    3.4.1 原始合金的DSC曲线  49
    3.4.2 C号试样的DSC曲线  49-51
  3.5 磁性测量(VSM)  51-56
    3.5.1 原始合金的VSM数据  51
    3.5.2 A号试样的VSM曲线  51-52
    3.5.3 B号试样的VSM曲线  52-53
    3.5.4 C号试样的VSM曲线  53-54
    3.5.5 D号试样的VSM曲线  54
    3.5.6 E号试样的VSM曲线  54-55
    3.5.7 析出物含量与饱和磁化强度数值关系  55-56
  3.6 添加B元素对Ni-Co-Mn-In合金热变形的影响  56-59
第四章 结论与工作展望  59-61
  4.1 实验结论  59-60
  4.2 实验遗留问题以及工作展望  60-61
参考文献  61-65
致谢  65

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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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