高锰Mn-Fe基合金磁形状记忆效应的研究

论文摘要

y-MnFe合金常温下属于反铁磁合金,能够在磁场下产生宏观应变。相对于铁磁性的磁致伸缩材料或者磁形状记忆合金,有关反铁磁形状记忆合金的研究比较少见。所以研究y-MnFe合金磁诱发应变机理和影响因素,不但可以有效拓宽磁控形状记忆合金的研究领域,而且还为反铁磁材料的实际应用提供理论基础,对其在工程上的实际应用具有重要意义。本文运用X射线衍射分析、显微组织观察、能谱分析、差示扫描量热法和电阻应变计测量法等实验方法,研究不同Mn含量对Mn-Fe基合金（CMn≥70at%）组织,相变和磁诱发应变效应（0-1T低磁场下）的影响；同时研究了时效处理和添加Ni元素对Mn70Fe25Cu5合金的组织、结构和磁诱发应变效应（0-1T）的影响。实验结果显示,Mn-Fe（CMn=70at%）合金经过长时间的固溶处理后为单一γ相。Mn-Fe（CMn>70at%）合金经固溶处理后发生fcc（γ）→fct（γ’）转变,转变程度随锰含量增加而升高。但在低磁场下Mn-Fe（CMn>70at%）磁诱发应变低于Mn-Fe（CMn=70at%）合金Mn-Fe（CMn=70at%）合金在反铁磁转变中产生微孪晶,使之获得较高磁诱发应变,在1T磁场下可获得124ppm的磁诱发应变。与中锰锰铜合金不同,Mn-Fe合金在时效后并未发生Spinodal分解。实验结果显示,Mn70Fe25Cu5合金在450℃时效12～15h后,合金结构和磁诱发应变性能发生轻微变化。当时效温度达到500℃,时效时间12～15h时,合金中会析出大量的a-Mn相,α相会使得磁诱发应变性能降低。添加10at%Ni元素以后,Mn70Fe20Nilo合金经固溶处理为单一γ,相。Mn80Fe10Ni1o合金经固溶处理出现了与Mn-Fe（CMn> 70at%）合金类似的fcc（γ）→fct（γ’）转变。但转变程度较Mn-Fe（CMn>70at%）合金低。添加Ni元素以后,相对于Mn-Fe（Cu）合金二者的磁诱发应变性能都偏低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 磁性理论与马氏体相变
• 1.2.1 磁性理论与反铁磁性
• 1.2.2 马氏体相变
• 1.3 研究现状
• 1.3.1 磁形状记忆合金及磁诱发应变的研究进展
• 1.3.2 γMn基合金的反铁磁性和形状记忆效应
• 1.3.3 锰铜、锰镍记忆合金的研究现状
• 1.3.4 锰铁记忆合金的研究
• 1.4 研究内容
• 第2章 材料的制备和分析方法
• 2.1 合金的制备
• 2.2 实验测试方法
• 2.2.1 X射线衍射分析
• 2.2.2 显微组织分析
• 2.2.3 差示扫描分析
• 2.2.4 磁诱发应变分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 高锰Mn-Fe基合金的组织结构与磁诱发应变
• 3.1 前言
• 3.2 实验结果
• 3.2.1 XRD分析
• 3.2.2 畸变度计算
• 3.2.3 金相组织观察
• 3.2.4 差示扫描（DSC）分析
• 3.2.5 磁诱发应变分析
• 3.3 分析与讨论
• 3.4 本章小结
• 70Fe₂₅Cu₅性能的影响'>第4章 时效对Mn₇₀Fe₂₅Cu₅性能的影响
• 4.1 前言
• 4.2 待测试样的处理
• 4.3 实验结果
• 4.3.1 XRD分析
• 4.3.2 金相组织观察
• 4.3.3 能谱分析
• 4.3.4 差示扫描（DSC）分析
• 4.3.5 磁诱发应变分析
• 4.4 分析与讨论
• 4.5 本章小结
• 第5章 Ni元素对Mn-Fe合金性能的影响
• 5.1 前言
• 5.2 实验结果
• 5.2.1 XRD分析
• 5.2.2 金相组织分析
• 5.2.3 差示扫描（DSC）分析
• 5.2.4 能谱分析
• 5.2.5 磁诱发应变分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果