球磨Ni-Mn-In哈斯勒合金粉体及其结构相变研究(2)

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1．4 选题目的与研究内容 9

1.4.1 选题目的 9

1.4.2 研究内容 10

2 实验设计与研究方法 11

2．1 Ni-Mn-In合金样品的制备 11

2．2 合金样品研究方法 12

2.2.1实验合金相结构的分析 12

2.2.2马氏体相变温度测定 13

3 实验数据与结果讨论 14

3．1 Ni-Mn-In合金SEM图谱分析 14

3．2 Ni-Mn-In合金的X射线衍射图谱分析 15

3．3 Ni-Mn-In合金中相变温度的DSC分析 17

结论 21

致谢 22

参考文献 23

1 引言

形状记忆合金(SMA)作为一种新兴的功能材料，其在外力作用下产生的形变能在随后加热至逆相变温度以上时恢复[1]。“记忆”效应在1932年就由瑞典人奥兰德在金镉合金中首次发现，但是形状记忆合金只有在近20余年的时间里才得到真正的开发。凭借其在各领域的优良性能，已成功地应用于工业、医疗、宇航和人们日常生活等众多领域，并将成为智能材料的主要组件，具有广阔的应用前景[2]。文献综述

可是，形状记忆合金的应变是受温度控制的，加热和冷却是其必要条件。但是在实际动作的场合中，冷却往往远比加热需要更多的时间。为了尽快返回到原状态，必须用空气冷却或水冷进行强制冷却，在逆相变操作时冷却速度是一个关键问题，即其响应频率较慢，同时也意味着能量的损失，而这就严重制约了此类材料的广泛应用[3]。此外，虽然压电陶瓷和磁致伸缩材料具有高响应频率，但输出应变量非常小，一般仅在0.1%量级左右，这就大大影响了其的实际应用[4]。

1．1 磁控形状记忆合金的发展概况

磁控形状记忆合金是上个世纪9O年代发展起来的一类新型形状记忆材料，既有传统记忆合金所特有的热弹性马氏体相变，也有铁磁相和顺磁相之间的居里转变，因此其形变可以由磁场控制。与传统温控形状记忆合金(应变大、响应慢)和巨磁致伸缩、压电材料(响应快，应变小)相比，磁控形状记忆合金兼具应变大、响应快的综合优点。此外，磁性形状记忆合金还具有磁热磁阻等丰富的物理效应。因而，磁控形状记忆合金被广泛认为是下一代智能材料的首选，有望在航空航天、机械电子、能源环境、信息存储、生物医学等高新技术领域得到重要应用[5]。来~自^751论+文.网www.751com.cn/

铁磁形状记忆合金的磁致应变可以通过以下两种方式获得：第一、由磁场直接诱发从母相到马氏体的相变（类似于应力诱发马氏体相变）；第二、铁磁性马氏体在磁场作用下的孪晶再取向（类似于应力促使马氏体孪晶再取向，与传统的磁致伸缩机制无关）[6]。以Ni-Mn-Ga合金为首的磁控形状记忆合金，均是采用第二种方式产生磁致应变：由磁场诱发马氏体孪晶的再取向，从而产生形状记忆效应[7]。而Ni-Mn-In合金，则是直接由磁场诱发马氏体逆转变，真正意义上实现了磁场控制下的形状记忆效应，是真正意义上的磁控形状记忆合金。通过研究Ni-Mn-In系列合金，发现这种直接由磁场诱发马氏体转变的机制，能够产生一百多兆帕的输出应力。相比之下，在Ni-Mn-Ga合金中，由于受磁晶各向异性能的限制，由磁场诱发马氏体孪晶再转变的过程中产生的输出应力只有几兆帕，这使得Ni-Mn-Ga合金在实际应用中大大受到限制。另外Ni-Mn-In合金中在施加磁场时能够显著改变马氏体转变温度，这就确保了磁场能够作为相变的驱动力。因此Ni-Mn-In系列合金具有重要的研究价值。2005年日本研究人员在研究铁磁形状记忆合金时发现了在磁场控制下的Ni-Mn-In合金和Ni-Co-Mn-In合金可由磁场直接诱发马氏体逆转变，产生近乎完美的记忆效应，打开了Ni-Mn-In合金的研究大门。而目前对Ni-Mn-In合金的研究还不太充分，急需通过更多的试验来发掘其内在的规律，意义深刻。