[发明专利]一种使熔体抽拉Ni-Mn-Ga-Fe金属纤维晶粒长大的方法

说明书

一种使熔体抽拉Ni‑Mn‑Ga‑Fe金属纤维晶粒长大的方法，涉及一种使金属纤维晶粒长大的方法。是要解决熔体抽拉法制备的合金纤维存在形状记忆应变值和磁性能较低的问题。方法：一、制备合金棒材，采用电火花线切割机切割成圆柱形铸锭；二、将铸锭放入丙酮中超声，清洗，烘干；三、使用熔体抽拉法制备合金纤维，挑选直径均匀的合金纤维进行超声清洗，然后用真空退火炉对纤维进行真空退火处理，取出退火后的纤维，即完成晶粒增长的方法。可快速使晶粒长大，本发明的热处理时间仅为5‑10min，避免繁琐冗长的热处理过程，且真空氩气保护下纤维不会形成氧化层。本发明用于使金属纤维晶粒长大。

技术领域

本发明涉及一种使金属纤维晶粒长大的方法。

背景技术

Ni-Mn-Ga合金是发现最早、也是目前研究最为广泛的铁磁形状记忆合金之一。它实现了大输出应变与高响应频率的结合，输出应力接近温控形状记忆合金等。但是，该合金脆性大和可加工性能差等固有缺点在很大程度上限制了这种材料的应用和发展。为此，材料科学工作者希望采用合金化、细化晶粒、特殊制备工艺及热处理等方法提高合金的韧性，其中合金化和细化晶粒等取得了明显效果。掺杂铁磁性元素Fe可以成功调控马氏体相变温度、显著改善力学性能、增加塑性，提高居里温度和磁性能。在多晶棒Ni₅₄Mn₂₅Ga₂₁合金中，具有10～50μm细小晶粒时，压缩断裂强度和应变可分别达970MPa和10％，但是形状记忆应变比单晶减小了～1.9％，形状记忆恢复比仅为57％。这是因为细化晶粒的方法势必会因晶界的增多而致使孪晶界运动阻力增加，这对于磁性能和应力诱发马氏体相变、获得形状记忆应变是极为不利的，故而形状记忆恢复比较低。为此，可以减小块体合金样品尺寸，制备成纤维材料，利用纤维晶粒易长大的特点来改善。

熔体抽拉法制备Ni-Mn-Ga-Fe纤维，由于快速凝固冷速较高，纤维直径仅为50μm，具有极细小的胞晶晶粒，显示了稳定的超弹性特征和良好的磁热效应，但是显然所获得的形状记忆应变是低的，仅为1％。熔体抽拉法制备的纤维具有极细小的胞晶，受到多晶界所限，极大的限制了形状记忆应变值和磁性能，

发明内容

本发明是要解决熔体抽拉法制备的合金纤维存在形状记忆应变值和磁性能较低的问题，提供一种使熔体抽拉Ni-Mn-Ga-Fe金属纤维晶粒长大的方法。

本发明使熔体抽拉Ni-Mn-Ga-Fe金属纤维晶粒长大的方法，按以下步骤进行：

一、按照Ni-Mn-Ga-Fe合金组分中的元素含量配制原料，然后采用真空感应熔炼炉熔炼制备得Ni-Mn-Ga-Fe合金棒材，采用电火花线切割机切割成圆柱形铸锭，所述圆柱形铸锭的直径Φ3～30mm，长度4～100mm；

二、将铸锭放入丙酮中超声10分钟后，放入质量浓度为5％～30％的硝酸水溶液(室温)中浸泡2～10分钟，取出后放入蒸馏水中清洗3～5次，在100～150℃下烘干30～120分钟；

三、使用熔体抽拉法制备合金纤维，挑选直径均匀为30μm，长度为1cm的纤维进行超声清洗，然后用真空退火炉对纤维进行真空退火处理，具体方法为：

打开安全门，将清洗后的纤维两端分别轻轻夹入两个铜制平口夹上，使纤维呈绷直状态，调整调平螺母使纤维处于水平方向上，并旋紧固定按钮，固定铜制平口夹的位置，关闭安全门；随后将两根导线分别连接稳流电源的正极和负极，使其可以提供给纤维所需的退火电流；

开启机械泵和低真空阀，将真空退火炉的真空工作室抽真空至0.5～5×10^-3Pa，充入纯度为99.9％的氩气；开启高真空阀，再次抽真空至0.5～5×10^-3Pa，充入纯度为99.9％的氩气；第三次抽真空至0.5～5×10^-3Pa，然后充入纯度为99.9％的氩气直至工作室氩气压力达到并维持在300Pa；