CN101020976A - 一种镍锰铁镓形状记忆合金材料 - Google Patents

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李岩
柴亮
徐惠彬
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Abstract

本发明公开了一种化学式为Ni56Mn25FexGa19－x形状记忆合金材料，其中X＝1～18，是通过在三元NiMnGa系合金中添加一定量的Fe元素调节合金的马氏体相变温度及力学性能。本发明Ni56Mn25FexGa19－x合金马氏体相变温度在201～417℃；室温下屈服强度350～520MPa，压缩变形率19～42％，形状记忆效应0.8～4.5％。

Description

一种镍锰铁镓形状记忆合金材料
技术领域
本发明涉及一种镍锰铁镓(Ni56Mn25FexGa19-x)形状记忆合金材料，通过在镍锰镓(Ni56Mn25Ga19)形状记忆合金中添加铁元素可以在较大范围内调整合金的马氏体相变温度，并引入γ相，增加合金塑性。
背景技术
一般将马氏体相变温度高于200℃的形状记忆合金称为高温形状记忆合金，这类材料因其形状记忆效应和较高的相变温度在航空航天、消防、化工、核工业等领域得到了广泛的应用。
三元NiMnGa系合金是具有较好综合性能的高温形状记忆合金，其马氏体相变温度随成分不同在-50℃～450℃范围内变化，具有较好的形状记忆性能和热稳定性，并且成本相对低廉，但是该合金多晶材料脆性很大，难于加工变形，无法实际应用。
发明内容
本发明的目的是提出一种Ni56Mn25FexGa19-x形状记忆合金材料，通过在三元NiMnGa系合金中添加一定量的Fe元素调节合金的马氏体相变温度及力学性能。
本发明是一种化学式为Ni56Mn25FexGa19-x的形状记忆合金材料，其中X＝1～18(原子百分比)。
本发明制备镍锰铁镓形状记忆合金材料的方法有如下步骤：
步骤一：称量配比
按Ni56Mn25FexGa19-x的原子百分比用量配比称取纯度为99.9％的镍(Ni)、纯度为99.9％的锰(Mn)、纯度为99.9％的铁(Fe)和纯度为99.9％的镓(Ga)；其中X＝1～18。
步骤二：熔炼、铸棒
将上述称取的镍、锰、铁、镓原料放入非自耗真空电弧炉内，抽真空至2×10-3～5×10-3Pa，充入高纯氩气至0.7×105Pa；
然后在1600～2000℃下反复熔炼原料3～5遍以使成分均匀，制成Ni56Mn25FexGa19-x形状记忆合金锭材；
将上述锭材熔化后直接浇注至非自耗真空电弧炉所带的水冷铜模具内；制成直径为5mm的快速凝固铸棒。
步骤三：均匀化处理
将上述Ni56Mn25FexGa19-x形状记忆合金锭材和铸棒放入真空热处理炉内进行热处理，真空度2×10-3～5×10-3Pa，在温度850～1000℃下保温24～48小时后，水中淬火；即得到Ni56Mn25FeXGa19-X形状记忆合金材料。
以三元NiMnGa合金为基础，通过添加Fe元素可以在一定范围内调节合金的马氏体相变温度，并引入γ相，增加合金塑性，从而制成具有较好记忆效应和力学性能的Ni56Mn25FexGa19-x形状记忆合金。本发明这种合金的具有如下优点：与目前具有最好性能的TiNiPd系高温形状记忆合金相比，其价格具有明显优势；而与不含Fe的三元NiMnGa合金相比，其塑性明显提高。本发明Ni56Mn25FexGa19-x合金马氏体相变温度在201～417℃；室温下屈服强度350～520MPa，压缩变形率19～42％，形状记忆效应0.8～4.5％。
附图说明
图1是Ni56Mn25Fe2Ga17合金DSC图。
图2是Ni56Mn25Fe2Ga17合金室温压缩应力应变图。
图3是Ni56Mn25Ga19合金DSC图。
图4是Ni56Mn25Ga19合金室温压缩应力应变图。
图5是Ni56Mn25Fe2Ga17合金微观组织形貌图。
图6是Ni56Mn25Ga19合金微观组织形貌图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种化学式为Ni56Mn25FexGa19-x的形状记忆合金材料，其中X＝1～18(原子百分比)。
本发明制备一种Ni56Mn25FexGa19-x的形状记忆合金材料的方法有如下步骤：
步骤一：称量配比
按Ni56Mn25FexGa19-x的原子百分比用量配比称取纯度为99.9％的镍(Ni)、纯度为99.9％的锰(Mn)、纯度为99.9％的铁(Fe)和纯度为99.9％的镓(Ga)；其中X＝1～18。
步骤二：熔炼、铸棒
将上述称取的镍、锰、铁、镓原料放入非自耗真空电弧炉内，抽真空至2×10-3～5×10-3Pa，充入高纯氩气至0.7×105Pa；
然后在1600～2000℃下反复熔炼原料3～5遍以使成分均匀，制成Ni56Mn25FexGa19-x形状记忆合金锭材；
将上述锭材熔化后直接浇注至非自耗真空电弧炉所带的水冷铜模具内；制成直径为5mm的快速凝固铸棒。
步骤三：均匀化处理
将上述Ni56Mn25FexGa19-x形状记忆合金锭材和铸棒放入真空热处理炉内进行热处理，真空度2×10-3～5×10-3Pa，在温度850～1000℃下保温24～48小时后，水中淬火；即得到Ni56Mn25FeXGa19-X形状记忆合金材料。
采用线切割方法，在上述制得的Ni56Mn25FexGa19-x形状记忆合金锭材中切取尺寸为1×1×3mm3的长方体作为相变测试样品，采用Perkin-Elmer DSC-7型示差扫描量热分析仪测量马氏体相变温度；切取尺寸为4×4×1mm3的薄片作为微观组织形貌观察样品，用OLYMPUS BX5 1M型光学显微镜进行微观形貌观察，并直接照相；从棒材中切取直径d＝3mm，高度h＝5mm的圆柱体作为力学性能测试样品，采用MTS-880型万能材料实验机进行压缩应力—应变测试，压缩速率为0.05mm/min，温度为室温。压缩到不同预应变后，加热至相变温度以上形状回复，冷却到室温后测量形状回复应变，即为形状记忆效应。
本发明的Ni56Mn25FeXGa19-X形状记忆合金材料与三元NiMnGa合金材料相比，马氏体相变温度在201～417℃范围内任意调节，且具有比较好的塑性。
实施例1：制50g Ni56Mn25Fe2Ga17形状记忆合金材料
步骤一：称量配比
按Ni56Mn25Fe2Ga17原子比称取纯度为99.9％的镍27.6克、纯度为99.9％的锰11.5克、纯度为99.9％的铁0.9克和纯度为99.9％的镓10.0克。
步骤二：熔炼、铸棒
将上述称取的镍、锰、铁、镓原料放入非自耗真空电弧炉内，抽真空至3×10-3Pa，充入高纯氩气至0.7×105Pa。
然后在1800℃下反复熔炼原料4遍以使成分均匀，制成Ni56Mn25Fe2Ga17形状记忆合金锭材；
将上述锭材熔化后直接浇注至非自耗真空电弧炉所带的水冷铜模具内；制成直径为5mm的快速凝固铸棒。
步骤三：均匀化处理
将上述Ni56Mn25Fe2Ga17形状记忆合金锭材和铸棒放入真空热处理炉内进行热处理，真空度3×10-3Pa；在温度850℃下保温48小时后，水中淬火；即得到Ni56Mn25Fe2Ga17形状记忆合金材料。
采用线切割方法，在上述制得的Ni56Mn25Fe2Ga17形状记忆合金锭材中切取尺寸为1×1×3mm3的长方体作为相变测试样品，采用Perkin-Elmer DSC-7型示差扫描量热分析仪测量马氏体相变温度(如图1所示)；切取尺寸为4×4×1mm3的薄片作为微观组织形貌观察样品，用OLYMPUS BX51M型光学显微镜进行微观形貌观察，并直接照相(如图5所示)；从棒材中切取直径d＝3mm，高度h＝5mm的圆柱体作为力学性能测试样品，采用MTS-880型万能材料实验机进行压缩应力—应变测试，压缩速率为0.05mm/min，温度为室温(如图2所示)。压缩到不同预应变后，加热至相变温度以上形状回复，冷却到室温后测量形状回复应变，即为形状记忆效应。
为了验证本发明Ni56Mn25Fe2Ga17合金材料具有较好的塑性，本发明人采用与实施例1相同的工艺条件制备出50g Ni56Mn25Ga19合金材料，其性能参数的对比见表一所示。
表一：本Ni56Mn25Fe2Ga17合金与Ni56Mn25Ga19合金的各项性能参数：
屈服强度MPa   最大压缩变形率％   最大形状记忆效应％     马氏体相变温度℃
  Ni56Mn25Fe2Ga17   420     24     4.0     417
  Ni56Mn25Ga19   150     12     5.0     356
本发明Ni56Mn25Fe2Ga17合金材料屈服强度和塑性比Ni56Mn25Ga19合金材料有所提高。通过添加Fe元素可以在一定范围内调节合金的马氏体相变温度，并引入γ相，增加合金塑性，从而制成具有较好记忆效应和力学性能的Ni56Mn25Fe2Ga17形状记忆合金。
实施例2：制50g Ni56Mn25Fe4Ga15形状记忆合金材料
步骤一：称量配比
按Ni56Mn25Fe4Ga15原子比称取纯度为99.9％的镍27.7克、纯度为99.9％的锰11.6克、纯度为99.9％的铁1.9克和纯度为99.9％的镓8.8克。
步骤二：熔炼、铸棒
将上述称取的镍、锰、铁、镓原料放入非自耗真空电弧炉内，抽真空至5×10-3Pa，充入高纯氩气至0.7×105Pa；
然后在2000℃下反复熔炼原料5遍以使成分均匀，制成Ni56Mn25Fe4Ga15形状记忆合金锭材；
将上述锭材熔化后直接浇注至非自耗真空电弧炉所带的水冷铜模具内；制成直径为5mm的快速凝固铸棒。
步骤三：均匀化处理
将上述Ni56Mn25Fe4Ga15形状记忆合金锭材和铸棒放入真空热处理炉内进行热处理，真空度3×10-3Pa；在温度1000℃下保温36小时后，水中淬火；即得到Ni56Mn25Fe4Ga15形状记忆合金材料。
采用线切割方法，在上述制得的Ni56Mn25Fe4Ga15形状记忆合金锭材中切取尺寸为1×1×3mm3的长方体作为相变测试样品，采用Perkin-Elmer DSC-7型示差扫描量热分析仪测量马氏体相变温度；切取尺寸为4×4×1mm3的薄片作为微观组织形貌观察样品，用OLYMPUS BX51M型光学显微镜进行微观形貌观察，并直接照相；从棒材中切取直径d＝3mm，高度h＝5mm的圆柱体作为力学性能测试样品，采用MTS-880型万能材料实验机进行压缩应力—应变测试，压缩速率为0.05mm/min，温度为室温。压缩到不同预应变后，加热至相变温度以上形状回复，冷却到室温后测量形状回复应变，即为形状记忆效应。
表二：制备不同组份合金的工艺条件及性能参数(其中棒材与锭材的均化条件相同，故省略)
    熔炼条件   锭材均化条件 屈服强度MPa 最大压缩变形率％ 最大形状记忆效应％ 马氏体相变温度℃
真空度 温度 遍数 真空度 温度 时间
 Ni56Mn25Fe1Ga18   2   1600   3   2   800   24   350  19  4.5  375
 Ni56Mn25Fe3Ga16   3   1900   3   3   950   24   400  24  4.0  415
 Ni56Mn25Fe5Ga14   3   1600   3   3   850   36   400  30  3.6  378
 Ni56Mn25Fe6Ga13   4   1600   5   4   850   36   410  28  3.2  362
 Ni56Mn25Fe7Ga12   5   1800   5   5   900   36   430  29  3.1  347
 Ni56Mn25Fe8Ga11   5   1700   5   5   1000   48   440  33  2.6  330
 Ni56Mn25Fe9Ga10   4   1900   5   4   1000   48   420  35  2.7  325
 Ni56Mn25Fe10Ga9   3   1900   5   3   1000   48   440  31  2.4  312
 Ni56Mn25Fe11Ga8   4   2000   4   4   850   40   460  35  2.1  299
 Ni56Mn25Fe12Ga7   2   2000   4   2   850   40   440  36  1.9  297
 Ni56Mn25Fe13Ga6   2   2000   4   2   850   30   470  40  1.9  276
 Ni56Mn25Fe14Ga5   2   1600   4   2   850   30   480  38  1.5  248
 Ni56Mn25Fe15Ga4   5   1600   4   5   850   30   500  37  1.3  237
 Ni56Mn25Fe16Ga3   3   1700   4   3   850   48   490  40  0.9  217
 Ni56Mn25Fe17Ga2   3   1800   4   3   900   24   520  42  1.0  210
 Ni56Mn25Fe18Ga1   3   1800   5   3   900   24   490  42  0.8  201
注：真空度单位10-3Pa，温度单位℃，时间单位小时。

Claims (5)

1、一种镍锰铁镓形状记忆合金材料，其特征在于：化学式为Ni56Mn25FexGa19-x，其中X＝1～18。
2、根据权利要求1所述的镍锰铁镓形状记忆合金材料，其特征在于：是Ni56Mn25Fe2Ga17形状记忆合金材料。
3、根据权利要求1所述的镍锰铁镓形状记忆合金材料，其特征在于：是Ni56Mn25Fe4Ga15形状记忆合金材料。
4、根据权利要求1所述的镍锰铁镓形状记忆合金材料，其特征在于：Ni56Mn25FexGa19-x合金马氏体相变温度在201～417℃；室温下屈服强度350～520MPa，压缩变形率19～42％，形状记忆效应0.8％～4.5％。
5、根据权利要求1所述的镍锰铁镓形状记忆合金材料的制备方法，其特征在于有如下步骤：
步骤一：称量配比
按Ni56Mn25FexGa19-x的原子百分比用量配比称取纯度为99.9％的镍(Ni)、纯度为99.9％的锰(Mn)、纯度为99.9％的铁(Fe)和纯度为99.9％的镓(Ga)；其中X＝1～18；
步骤二：熔炼、铸棒
将上述称取的镍、锰、铁、镓原料放入非自耗真空电弧炉内，抽真空至2×10-3～5×10-3Pa，充入高纯氩气至0.7×105Pa；
然后在1600～2000℃下反复熔炼原料3～5遍以使成分均匀，制成Ni56Mn25FexGa19-x形状记忆合金锭材；
将上述锭材熔化后直接浇注至非自耗真空电弧炉所带的水冷铜模具内；制成直径为5mm的快速凝固铸棒；
步骤三：均匀化处理
将上述Ni56Mn25FexGa19-x形状记忆合金锭材和铸棒放入真空热处理炉内进行热处理，真空度2×10-3～5×10-3Pa，在温度850～1000℃下保温24～48小时后，水中淬火；即得到Ni56Mn25FeXGa19-X形状记忆合金材料。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130062032A1 (en) * 2010-05-28 2013-03-14 Eto Magnetic Gmbh Method for producing a monocrystalline body from a magnetic shape memory alloy
CN104152730A (zh) * 2014-09-05 2014-11-19 哈尔滨工业大学 一种具有超塑性的镍锰镓合金的制备方法
CN104630562A (zh) * 2015-01-16 2015-05-20 西安交通大学 一种高阻尼形状记忆合金的应用
CN106148765A (zh) * 2015-04-07 2016-11-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Ni2FeGa类应力制冷材料及其制备方法与应用
CN106906403A (zh) * 2017-04-07 2017-06-30 哈尔滨工业大学 一种高弹热效应的镍锰镓合金及其制备方法
CN108085564A (zh) * 2017-12-20 2018-05-29 杭州凯尔达电焊机有限公司 一种磁场驱动形变的记忆合金及其制备方法
CN109371473A (zh) * 2018-11-20 2019-02-22 北京航空航天大学 一种力热耦合消除NiMnGa单晶中孪晶的方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130062032A1 (en) * 2010-05-28 2013-03-14 Eto Magnetic Gmbh Method for producing a monocrystalline body from a magnetic shape memory alloy
CN104152730A (zh) * 2014-09-05 2014-11-19 哈尔滨工业大学 一种具有超塑性的镍锰镓合金的制备方法
CN104152730B (zh) * 2014-09-05 2016-03-02 哈尔滨工业大学 一种具有超塑性的镍锰镓合金的制备方法
CN104630562A (zh) * 2015-01-16 2015-05-20 西安交通大学 一种高阻尼形状记忆合金的应用
CN106148765A (zh) * 2015-04-07 2016-11-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Ni2FeGa类应力制冷材料及其制备方法与应用
CN106148765B (zh) * 2015-04-07 2018-02-09 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Ni2FeGa类应力制冷材料及其制备方法与应用
CN106906403A (zh) * 2017-04-07 2017-06-30 哈尔滨工业大学 一种高弹热效应的镍锰镓合金及其制备方法
CN108085564A (zh) * 2017-12-20 2018-05-29 杭州凯尔达电焊机有限公司 一种磁场驱动形变的记忆合金及其制备方法
CN108085564B (zh) * 2017-12-20 2019-06-18 杭州凯尔达电焊机有限公司 一种磁场驱动形变的记忆合金及其制备方法
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