[发明专利]一种抑制γ相分布的NiFeGa磁记忆合金丝的制备方法

说明书

本发明属于记忆合金制备技术领域，公开了一种抑制γ相分布的NiFeGa磁记忆合金丝的制备方法。用纯度为99.99％的镍片，99.95％的纯铁片，99.9999％的镓为原料，用感应熔炼炉在氩气的保护气氛下制备试样；得到NiFeGa磁记忆合金丝的原料，原料为棒状圆柱，再将棒状圆柱的原料经高温模具锻造锻得直径为Φ4mm的棒材；获得的NiFeGa磁记忆合金丝Φ4mm棒材原料经超声、干燥、线性步进电机制得NiFeGa磁记忆合金丝。在改善块体合金脆性的同时保持合金丝良好的形状记忆效应，本发明提供的制备方法抑制γ相在合金丝内部的分布，使其在不影响马氏体相变的同时也可以提高合金的韧性。

技术领域

本发明属于记忆合金制备技术领域，本发明涉及一种抑制γ相分布的NiFeGa磁记忆合金丝的制备方法。尤其是一种通过高温模具锻造+泰勒法来抑制γ相分布的NiFeGa记忆合金丝的制备方法。

背景技术

形状记忆合金因其具有独特的形状记忆效应和超弹性而在航空航天、机械、医学等诸多领域有着广阔的应用前景。然而，铁磁性形状记忆合金兼具响应频率高和输出应变大的优点，近年来受到高度重视。目前在许多合金中发现了磁驱动形状记忆效应，主要包括：Ni-Mn-Ga，Ni-Fe-Ga，Fe-Pd，Fe-Pt，Ni-Mn-Al，Co-Ni-Ga，Co-Ni-Al以及Ni-Mn-X(X＝In，Sn，Sb)合金等。其中Ni-Mn-Ga是发现最早、也是应用潜力最大的磁驱动形状记忆合金。但是由于Ni-Mn-Ga合金的本征脆性限制了其实际应用。

NiFeGa合金是2003年以来发展出的一种Heusler型铁磁形状记忆合金。和NiMnGa合金相比，具有相同的晶体结构、相似的磁场诱发应变和相同数量级的磁晶各向异性常数(k～1.5X10⁵J/m³)；NiFeGa合金具有较高的居里温度和较好的加工性能，因此成为很有前途的磁驱动器材料。同时NiFeGa合金可以通过成分的调节和改变热处理工艺，在合金中引入塑性γ相来改善材料室温的脆性，获得良好的机械性能；同时由于NiFeGa合金中不含有高挥发的Mn元素因此容易制备，同时合金具有大的磁晶各向异性能和小于3Mpa的孪晶界面移动能，有望可获得大的磁感生应变，具有重要的研究和工程价值。

然而，通过大量的研究发现，利用传统的电弧熔炼方法不能制备出高度有序的β相NiFeGa合金，主要是因为NiFeGa合金在正常的缓慢冷却凝固过程中存在形成γ相和金属间化合物的激烈竞争，因而传统的熔炼方法不能得到单一的L2₁结构的NiFeGa合金。同时γ相一旦形成，不管后续采取什么方式处理，γ相都将阻碍L2₁结构的形成并影响合金的物理性能。有人通过第一性原理对NiFeGa合金进行计算表明，γ相比β相的能量低，因此γ相是更稳定的结构。但由于γ相不参与马氏体相变，γ相的尺寸、形状和分布都将对马氏体相变及马氏体孪晶变体的再取向产生较大的影响，因而造成合金的形状记忆效应的显著下降。所以如何提高合金的强度、降低脆性、改善合金机械性能、获得高温形状记忆合金，已成为记忆合金应用和发展的主要研究方向。

特别是随着科技的发展，人们的关注点逐渐转向微机电系统，因而磁控形状记忆合金在小尺寸方面的应用具有重要意义的。随着智能微器件向微小化的发展，对小尺寸智能材料的要求越来越高。智能材料尺寸较小带来其特性的转变，这种尺寸效应形成规律和产生机理对实际应用具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，为了针对γ相对NiFeGa磁形状记忆合金形状记忆效应的影响，我们首次采用高温模具锻造+泰勒法制备NiFeGa磁形状记忆合金丝的一种方法。即通过高温锻造+泰勒法来抑制γ相分布以提高NiFeGa磁记忆合金丝形状记忆效应的制备方法。本发明提供一种γ相被抑制的NiFeGa磁记忆合金丝的制备方法，在改善块体合金脆性的同时保持合金丝良好的形状记忆效应，本发明提供的制备方法抑制γ相在合金丝内部的分布，使其在不影响马氏体相变的同时也可以提高合金的韧性。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：