CN101705391A - Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金 - Google Patents

Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金 Download PDF

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高智勇
余慧茹
隋解和
蔡伟
吴冶
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Abstract

Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金，它涉及一种记忆合金。本发明解决了现有磁驱动形状记忆材料不能满足Tc＞Ms＞100℃的问题。本发明Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金的分子式为Ni56Fe17Ga27-xCox，分子式中x值为2～6。本发明向Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金中添加了Co元素，得到了Tc＞Ms＞100℃的Ni-Fe-Ga-Co合金，本发明的Ni-Fe-Ga-Co合金可在高温的条件下使用，尤其Ni56Fe17Ga21Co6合金的Ms和Tc分别为177℃和201℃，为拓展Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金在高温环境下的应用提供了保障。

Description

Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金
技术领域
本发明涉及一种记忆合金。
背景技术
目前已发现的磁驱动形状记忆材料主要包括：NiMnGa，NiFeGa，FePd，FePt，Ni2MnAl，CoNiX(X＝Ga，Al)以及NiMnX(X＝In，Sn，Sb)系合金等。但是它们都无法作为磁驱动形状记忆合金用在高温领域(100℃以上)。因为磁驱动形状记忆合金在磁场作用下产生大磁感生应变的主要机制为磁场作用下马氏体孪晶变体的再取向。因此，要将磁性记忆合金应用在高温领域，必须满足该材料在高温下处于马氏体状态(马氏体相变开始温度Ms＞100℃)，同时要求马氏体具有铁磁性(居里温度Tc应远远高于马氏体相变温度Ms)换言之就要满足Tc＞Ms＞100℃。但是，目前未发现满足Tc＞Ms＞100℃的磁性记忆合金体系。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了解决现有磁驱动形状记忆材料不能满足Tc＞Ms＞100℃的问题，提供了一种Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金。
本发明Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金的分子式为Ni56Fe17Ga27-xCox，分子式中x值为2～6。
本发明向Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金中添加了Co元素，得到了Tc＞Ms＞100℃的Ni-Fe-Ga-Co合金，本发明的Ni-Fe-Ga-Co合金可在高温的条件下使用，尤其Ni56Fe17Ga21Co6合金的Ms和Tc分别为177℃和201℃，为拓展Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金在高温环境下的应用提供了保障。
附图说明
图1是具体实施方式一中Ni56Fe17Ga27合金的DSC曲线；图2是具体实施方式一中Ni56Fe17Ga25Co2合金的DSC曲线；图3是具体实施方式一中Ni56Fe17Ga23Co4合金的DSC曲线；图4是具体实施方式一中Ni56Fe17Ga21Co6合金的DSC曲线；图5是具体实施方式一中Ni56Fe17Ga27合金在磁场下的TG曲线；图6是具体实施方式一中Ni56Fe17Ga25Co2合金在磁场下的TG曲线；图7是具体实施方式一中Ni56Fe17Ga23Co4合金在磁场下的TG曲线；图8是具体实施方式一中Ni56Fe17Ga21Co6合金在磁场下的TG曲线；图9是具体实施方式一中不同Co含量Ni56Fe17Ga27-xCox合金的居里温度曲线；图10是具体实施方式一中不同Co含量Ni56Fe17Ga27-xCox合金马氏体相变温度和居里温度曲线对比图，图中-■-表示Ni56Fe17Ga27-xCox合金马氏体相变温度曲线，-○-表示Ni56Fe17Ga27-xCox合金马氏体逆相变终了温度，-▲-表示Ni56Fe17Ga27-xCox合金居里温度曲线。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金的分子式为Ni56Fe17Ga27-xCox，分子式中x值为2～6。
本实施方式中Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金的制备方法如下：一、将电解镍、铁、镓和电解钴分别在真空度为5×10-3Pa的条件下熔炼2分钟制得镍单质铸锭、铁单质铸锭、镓单质铸锭和钴单质铸锭，分别将各单质铸锭粉碎、在丙酮中超声清洗20～30分钟，得到镍碎料、铁碎料、镓碎料和钴碎料；二、将镍碎料、铁碎料、镓碎料与钴碎料按照56∶17∶(27-x)∶x的摩尔比混合得到混合料，将混合料在真空度为4×10-2Pa的条件下翻转熔炼四次，然后冷却至室温，得到扣装试样；三、将扣状试样用丙酮清洗一次，然后封入真空度为10-4Torr的石英管中，在800℃的条件下均匀化退火48h，再淬入冰水中，即得Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金。
本实施方式中所用电解镍的纯度为99.95％，铁的纯度为99.95％，镓的纯度为99.91％，电解钴的纯度为99.97％，本实施方式采用中科院沈阳科学仪器研制中心开发的WK-II非自耗真空熔炼炉在氩气保护的条件下制备Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金。
本实施方式Ni56Fe17Ga27-xCox分子式中x值为0的Ni56Fe17Ga27合金、x值为2的Ni56Fe17Ga25Co2合金、x值为4的Ni56Fe17Ga23Co4合金及x值为6的Ni56Fe17Ga21Co6合金的马氏体相变的特征温度如表1：
表1
Figure G2009100732672D0000021
由表1看出，当Ni和Fe含量不变，用Co取代Ga时，随着Co含量不断增加，Ni56Fe17Ga27-xCox合金的相变温度显著升高，相变滞后稍有增加。
采用切线法从图5、图6、图7和图8中可求出各合金的居里温度，由图9可以看出，Ni56Fe17Ga27-xCox合金的居里温度随Co含量增加而升高。这是因为Fe-Co原子间距小于Fe-Fe原子间距，使得Fe-Co原子的交换作用增强，从而导致Ni56Fe17Ga27-xCox合金的居里温度升高。
从图10可以看出Ni56Fe17Ga27-xCox合金的马氏体相变温度和居里温度均在室温以上，二者均随Co含量的增加而升高，而添加Co后，Ni56Fe17Ga27-xCox合金的居里温度均在相变温度之上，Ni56Fe17Ga21Co6合金的Ms和Tc分别为177℃和201℃。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述分子式中x值为2.1～5.9。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述分子式中x值为2.3～5.8。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述分子式中x值为2.5～5.5。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述分子式中x值为3～5。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述分子式中x值为3.5～4.5。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述分子式中x值为4。其它与具体实施方式一相同。

Claims (7)

1.Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金，其特征在于所述Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金的分子式为Ni56Fe17Ga27-xCox，分子式中x值为2～6。
2.根据权利要求1所述的Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金，其特征在于所述分子式中x值为2.1～5.9。
3.根据权利要求1所述的Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金，其特征在于所述分子式中x值为2.3～5.8。
4.根据权利要求1所述的Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金，其特征在于所述分子式中x值为2.5～5.5。
5.根据权利要求1所述的Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金，其特征在于所述分子式中x值为3～5。
6.根据权利要求1所述的Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金，其特征在于所述分子式中x值为3.5～4.5。
7.根据权利要求1所述的Ni-Fe-Ga-Co高温磁驱动记忆合金，其特征在于所述分子式中x值为4。
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