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稀土元素Gd对NiMnIn磁驱动形状记忆合金相变和磁性能的影响

2020-12-10阅读(923)

稀土元素Gd对NiMnIn磁驱动形状记忆合金相变和磁性能的影响

论文摘要

本文采用真空电弧炉熔炼多晶NiMnInGd系列合金: Ni50Mn34.5In15.5-xGdx、Ni50Mn35In15.5-xGdx（x=0.1,0.5,1,2）,并且对熔炼后的合金进行900℃×24h的扩散退火,以900℃×2h的冰水淬火。利用差示扫描量热仪（DSC）、振动样品磁强计（VSM）、X射线衍射仪（XRD）及金相显微镜等,对实验合金的相变与磁性能进行了研究。试验结果表明:稀土元素Gd对NiMnIn磁驱动形状记忆合金的相变温度有较明显的影响,能够较大的提高马氏体转变温度;合金的成分对马氏体转变温度也有影响,当合金中其他元素的量不变,变动In的含量,这时马氏体转变温度Ms、Mf、As、Af均随In含量的增加而降低;试验合金的电子浓度在7.88—7.97范围内由于加入稀土Gd使得合金的电子浓度升高,马氏体的相变温度随之上升。通过分析X射线衍射图谱,试验合金在室温下的组织为为母相奥氏体和马氏体的混合物,室温下母相为L21体心立方结构。加稀土Gd的形状记忆合金的主要标志衍射峰的位置基本不变,均为（220）、（222）、（400）、（332）,说明稀土Gd的添加并没有改变合金的结构,依然是奥氏体和马氏体的混合组织。但也有新的衍射峰产生,如单斜10M马氏体的标志性衍射峰（0010）、（0210）、（323）等。当Gd的加入量为0.5、1、2 at%时,X射线衍射图谱中（220）衍射峰出现明显劈裂,说明有新相生成。通过在NiMnIn合金中加入稀土元素Gd,使合金晶粒和马氏体板条得到显著细化。加入过多的稀土Gd会使晶界处析出新相。Ni50Mn34.5In15.5-xGdx系列合金以及Ni50Mn35In15.5-xGdx系列合金的马氏体组织形态主要是矛头状和板条状。Ni50Mn35In15.5-xGd 1和Ni50Mn34.5In15.5-xGd1合金中有单变体马氏体出现,形成板条状马氏体组织。稀土Gd对NiMnIn系列合金的磁性能,特别是矫顽力Hc和剩余磁感应强度Mr的影响较明显,两组合金所测得的结果基本一致。Ni50Mn35In14.5-xGd0.5和Ni50Mn34.5In15Gd0.5合金的矫顽力最高,而其他合金的矫顽力增幅不明显。Ni50Mn35In15-xGdx系列合金的剩余磁感应强度Mr随着稀土Gd加入量的增加而增强。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 磁控形状记忆合金的发展概况
  • 1.2.1 Heusler 合金简介
  • 1.2.2 磁控形状记忆合金NiMnGa合金的发展
  • 1.2.3 磁控形状记忆合金NiMnIn合金的发展
  • 1.3 磁驱动形状记忆合金实用化存在的问题及解决方法
  • 1.3.1 形状记忆合金实用化存在的问题
  • 1.3.2 形状记忆合金细化晶粒的方法
  • 1.3.3 国内外对磁驱动形状记忆合金改善性能的研究
  • 1.4 稀土元素钆（Gd）的简介
  • 1.4.1 稀土元素的介绍
  • 1.4.2 钆元素（Gd）的介绍
  • 1.5 选题目的与研究内容
  • 1.5.1 本文选题目的
  • 1.5.2 本文主要研究内容
  • 第二章 试验材料与试验方法
  • 2.1 试验合金成分设计及制备
  • 2.1.1 试验合金成分的设计
  • 2.1.2 试验样品的制备
  • 2.2 试验合金的研究方法
  • 2.2.1 试验合金相变温度的测定
  • 2.2.2 试验合金显微相结构的分析
  • 2.2.3 试验合金显微组织的观察
  • 2.2.4 试验合金磁性能的测定
  • 第三章 稀土Gd对NiMnIn系列合金相转变的影响
  • 3.1 稀土Gd对NiMnIn系列合金马氏体转变温度的影响
  • 3.1.1 稀土Gd的含量对马氏体转变温度影响
  • 3.1.2 电子浓度对马氏体转变温度的影响
  • 3.2 NiMnInGd系列合金晶体结构的分析
  • 3.2.1 NiMnInGd系列合金的X射线衍射图谱分析
  • 3.2.2 NiMnInGd系列合金的晶格常数计算
  • 3.3 本章结论
  • 第四章 NiMnInGd合金马氏体显微组织的分析
  • 4.1 NiMnInGd合金的马氏体显微组织
  • 50Mn34.5In15.5-xGdx 合金的马氏体显微组织'>4.1.1 Ni50Mn34.5In15.5-xGdx合金的马氏体显微组织
  • 50Mn35In15.5-xGdx 合金的马氏体显微组织'>4.1.2 Ni50Mn35In15.5-xGdx合金的马氏体显微组织
  • 4.1.3 NiMnInGd 系列合金的马氏体显微组织对比（1000×）
  • 4.2 本章结论
  • 第五章 NiMnInGd合金磁性能的分析
  • 5.1 NiMnInGd合金的磁滞回线
  • 50Mn34.5In15.5-xGdx 系列合金的磁滞回线'>5.1.1 Ni50Mn34.5In15.5-xGdx系列合金的磁滞回线
  • 50Mn34.5In15.5-xGdx 系列合金的磁滞回线'>5.1.2 Ni50Mn34.5In15.5-xGdx系列合金的磁滞回线
  • 5.2 本章结论
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间所取得的科研成果

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