[发明专利]Ni-Mn-Ga单晶合金颗粒的制备方法

说明书

本发明公开了一种Ni‑Mn‑Ga单晶合金颗粒的制备方法，是通过将制备的Ni‑Mn‑Ga多晶合金锭制备为非晶合金丝，非晶合金丝转化为多晶合金丝后再转化为单晶合金颗粒的方法，步骤为：制备Ni‑Mn‑Ga合金锭；将合金锭加热至熔化，冷却后得到非晶合金丝；再将非晶合金丝热处理，得到多晶合金丝；最后将多晶合金丝破碎成单晶合金颗粒。与现有技术相比，采用本发明提供的方法制备而得的单晶的合金颗粒裂纹等缺陷少，颗粒呈现长条形，有利于复合材料磁致应变的发挥；本发明工艺简单，生产成本低，制备时间短，具有很大的市场及应用价值。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体为一种合金的制备方法，尤其是Ni-Mn-Ga单晶合金颗粒的制备方法。

背景技术

形状记忆合金(shape memory alloy)，即拥有“记忆”效应的合金，具有形状记忆效应(shape memory effect)，广泛应用于临床医疗、航空航天等领域，例如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、栓塞器、心脏修补器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线、人造卫星天线；形状记忆合金还可应用于日常生活，例如防烫伤阀、眼镜框架和移动电话天线和火灾检查阀门等。随着形状记忆合金材料的出现和开发利用，其在智能材料系统中受到高度重视，应用前景广阔。

据了解，磁致应变合金(即磁性形状记忆合金)是一种新型的形状记忆材料，既能实现温控又能实现磁控。Ni-Mn-Ga合金是继传统形状记忆材料和磁致伸缩材料之后开发出来的一类新型功能材料——铁磁形状记忆材料，其显著特征是它的马氏体孪晶变体可以由外加磁场驱动重新排列或退孪晶化而显示出磁致应变；它不仅具有传统形状记忆合金的温控形状记忆效应和大输出应变，还兼有铁磁性、大磁致应变、大输出应力、高响应频率和可精确控制等特点，具有潜在的应用价值。自上世纪90年代以来，一直是材料科学的研究热点。

由于Ni-Mn-Ga合金多晶体周围晶界的束缚，多晶体表现出远低于单晶的磁致应变量，另外Ni-Mn-Ga合金属于哈斯勒型(Heusler)金属间化合物，其本征脆性也限制了其工程应用，因此，为了解决上述在实际应用中带来的困难，现有的关于Ni-Mn-Ga合金的研究现状可分为以下几种：

(一)Ni-Mn-Ga合金薄膜或纤维

由于Ni-Mn-Ga合金被制备成类似为一维(纤维)或二维(薄膜)材料，比起三维的块体材料，大大减小周围晶粒的束缚，因此可能会表现出较大的磁致应变，另外也有利于改善脆性问题。如Ni-Mn-Ga合金薄膜是用磁控溅射或分子束取向生长等方法制备薄膜合金，具有在微电子机械系统方面的应用价值，但薄膜或纤维只能用于特定的应用场所。

(二)Ni-Mn-Ga单晶块体

由于三维的单晶材料在发生磁致应变时候没有晶界的约束，表现出较大的应变，且可随技术的发展，应变能力逐渐提高，如：从1996年报道的6％到现在的10％以上，单晶材料是目前已知的具有最大的磁致应变量的结构。然而单晶材料制备成本高，设备复杂，单晶的尺寸受限等等问题较难解决。

(三)Ni-Mn-Ga/有机物复合材料