[发明专利]一种增韧磁性形状记忆合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及形状记忆合金，尤其涉及一种增韧磁性形状记忆合金及其制备方法。

背景技术

形状记忆合金因具有较大的可逆应变和响应频率成为当前最有应用前景的驱动材料，其形状记忆效应和超弹性行为目前已经得到广泛的应用。磁驱动记忆合金除了具有传统记忆合金的一般特点外，还可以在磁场的作用下输出较大应变和高的响应频率。当前研究较广泛的磁驱动记忆合金包括Ni-Mn-Ga(Al)，Ni-Fe-Ga，Co-Ni-Ga(Al)^]以及新型的Ni-Mn-In(Sn，Sb)合金。Ni-Mn-Ga合金体系是发现最早、也是目前研究最为广泛的磁驱动形状记忆合金，该合金的磁感生应变来源于磁场作用下马氏体孪晶变体重排产生的宏观应变，所以高的磁晶各向异性能及低的孪晶界移动临界应力是具有此种变形机制的合金获得大磁感生应变的关键。目前在Ni-Mn-Ga系列合金中，单晶最大可逆应变量达到10％，但通过变体重排所产生的输出应力较小，仅为2MPa左右，难以满足实际工程的应用要求。

近期，新的磁驱动形状记忆合金系Ni-Mn-X(X＝In，Sn，Sb)越来越引起各国研究者的注意。该系列合金在偏离Heulser化学计量比时具有热弹性马氏体相变，并且在一定的成分范围内或掺杂铁磁元素Co后实现了真正意义上的磁场驱动相变，产生宏观应变，其磁感生应变的本质为马氏体相与母相具有较大的饱和磁化强度差，施加磁场合金相变温度显著降低，一定温度范围内施加磁场则可使合金发生马氏体逆相变从而具有形状记忆效应，并输出较大的应力。但是该形状记忆合金体系(Ni-Mn-In)仍存在脆性大，磁场驱动相变的门槛值高，可利用成分范围小等缺陷，在一定程度上限制了实际应用。所以如何提高磁场生应变，降低磁场驱动门槛值，改善合金机械性能，获得大的磁熵变和巨磁阻效应，成为记忆合金应用和发展的主要研究方向。

发明内容

为了解决现有形状记忆合金Ni-Mn-In存在脆性大，驱动磁场门槛值高的问题，本发明向合金中掺杂稀土元素Gd，提供了一种新型形状记忆合金及其制备方法。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种增韧磁性形状记忆合金，其特征在于：

其化学组成按摩尔份数比为45.4份Ni、(41.5-x)份Mn、13.1份In和x份Gd，其中0＜x≤2；

其断裂强度在370～380MPa，其驱动磁场门槛值为3.2～3.8T。

所述的增韧磁性形状记忆合金的制备方法，包括如下工艺步骤：

按照摩尔份数比取45.4份的Ni、(41.5-x)份的Mn、13.1份的In和x份的Gd放入真空非自耗电极电弧炉中，在惰性气体保护下，1500～1700℃的条件下电弧熔炼10～15分钟，再用丙酮清洗熔炼后的金属块体；然后放入真空度为10-1Pa的石英管中在900℃的条件下保温12小时，再淬入水中；即得到增韧磁性形状记忆合金Ni_45.4Mn_(41.5-x)In_13.1Gd_x。

所述惰性气体为氩气、氦气、氖气或氙气中的一种。

本发明方法制备出的增韧磁性形状记忆合金Ni_45.4Mn_(41.5-x)In_13.1Gd_x的成分不同于现有的磁性形状记忆合金Ni-Mn-In(Ni_45.4Mn_41.5In_13.1)，与之相比具有以下优点：

(1)对所述增韧磁性形状记忆合金Ni_45.4Mn_(41.5-x)In_13.1Gd_x进行断裂强度试验，结果表明，其断裂强度为370～380MPa，比现有的Ni-Mn-In合金提高约100Mpa；

(2)所述Ni_45.4Mn_(41.5-x)In_13.1Gd_x合金的驱动磁场门槛值为3.2～3.8T，比现有的Ni-Mn-In合金降低了1.8～1.2T。