Ni-Mn-In基合金的馬氏體相變與結(jié)構(gòu)和性能.pdf

1、本文采用掃描電鏡觀察、透射電子顯微分析、X射線衍射分析、示差掃描量熱分析、室溫壓縮試驗(yàn)、交流磁化率測(cè)試、物性測(cè)量及相變應(yīng)變測(cè)試等方法系統(tǒng)研究了Ni-Mn-In基磁性記憶合金的相變行為及組織結(jié)構(gòu)和性能；闡明了In含量及Co和Fe摻雜對(duì)相組成、馬氏體相變、力學(xué)性能和磁性能的影響規(guī)律和機(jī)制。
　　研究發(fā)現(xiàn)，Ni50Mn50-xInx(x=16,15,14,13,12)合金為單一固溶體；Co和Fe的摻雜改變了Ni-Mn-In合金的相組成：

2、當(dāng)Co含量達(dá)3at.％或Fe含量達(dá)5at.%時(shí)，合金基體中形成短棒狀富Co或富Fe的面心立方γ相；且γ相的尺寸和體積分?jǐn)?shù)隨Co或Fe含量的增加而增大。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，Ni50Mn50-xInx合金在冷卻/加熱過程中發(fā)生熱彈性馬氏體相變及逆相變，In含量降低相變溫度升高。當(dāng)In含量為15at.%時(shí)，馬氏體為單斜5M調(diào)制結(jié)構(gòu)；當(dāng)In含量為13at.%時(shí)，馬氏體為單斜7M結(jié)構(gòu)；當(dāng)In含量為12at.%時(shí)，馬氏體為單斜7M調(diào)制與少量非

3、調(diào)制結(jié)構(gòu)；當(dāng)In含量為14at.%時(shí)，合金降溫過程中發(fā)生立方L21→正交4O→單斜7M調(diào)制結(jié)構(gòu)的兩步馬氏體轉(zhuǎn)變。Ni50Mn50-xInx合金馬氏體變體間主要為(102)M I型孿晶關(guān)系。Ni50Mn34In16-yCoy(y=0,2,3,4,5,8)與Ni50Mn34In16-yFey(y=0,2,3,4,5,8)合金降溫過程中主要發(fā)生立方L21→單斜7M調(diào)制結(jié)構(gòu)的一步熱彈性馬氏體相變；Co或Fe的摻雜改變了合金的基體成分，隨Co含量

4、增加，馬氏體相變溫度先升高后降低，F(xiàn)e含量增加，馬氏體相變溫度升高；摻雜后馬氏體變體間除呈(102)M I型孿晶關(guān)系外還觀察到(111)M I型孿晶關(guān)系。
　　室溫壓縮實(shí)驗(yàn)表明，Ni50Mn50-xInx合金的斷裂強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變隨著In含量的降低稍有增加，而Co和Fe摻雜均使合金斷裂強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變顯著提高。Co的摻雜量為8at.%時(shí)，斷裂強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別達(dá)1420MPa和20.5%。Co或Fe摻雜提高塑性的主要原因在于：合金基體

5、中的面心立方γ相阻礙了裂紋擴(kuò)展；同時(shí)，合金的斷裂方式從沿晶脆斷逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇┚嗔?，并出現(xiàn)韌性的撕裂棱。
　　磁性測(cè)量表明，In含量改變，Ni50Mn50-xInx合金的居里溫度無明顯變化，當(dāng)In含量大于等于15at.%時(shí)，居里溫度高于馬氏體相變溫度，在外磁場(chǎng)作用下發(fā)生順磁馬氏體→鐵磁母相的轉(zhuǎn)變；當(dāng)In含量低于15at.%時(shí)，居里溫度低于馬氏體相變溫度，未觀察到磁場(chǎng)誘發(fā)馬氏體逆相變。摻Co或Fe部分替代In后，居里溫度增加，使得Ni