CN102140613A - 一种Ni-Co-Mn-In合金的高温形变处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及合金技术领域，具体涉及一种Ni-Co-Mn-In合金的高温形变处理方法。包括以下工艺步骤：首先将Ni-Co-Mn-In合金在900℃温度条件下，均匀化退火15小时，退火处理后晶粒大小为150～200微米，然后采用热模拟试验机在温度为800~900℃，形变速度小于4×10-3/s条件下对Ni-Co-Mn-In合金进行处理，直到应变量为20%结束。经过本发明方法处理后的Ni-Co-Mn-In合金室温组织为奥氏体结构，未发生马氏体相变，晶粒均匀细化，未见裂痕；处理后的Ni-Co-Mn-In合金有面心立方γ相析出物，此析出物具有较佳的形变性能，提高了Ni-Co-Mn-In合金的加工性能。
Description
技术领域
本发明涉及合金技术领域，具体涉及一种Ni-Co-Mn-In合金的高温形变处理方法。
背景技术
近期在Ni-Co-Mn-In四元合金中发现一种同时具有大磁诱发应变和大输出应力的新型磁控形状记忆合金。据该课题组报道，对预变形3%的Ni45Co5Mn36.7In13.3单晶施加8 T磁场后，可产生2.9%的磁诱发恢复应变，且该应变是由磁场诱发马氏体相到母相的相变引起的。通过计算，施加 7 T磁场时伴随相变合金的输出应力大于 100 MPa，远远超过前期开发的Ni-Mn-Ga合金（2~5 MPa）。该结果被《NATURE》杂志报道后，引起广泛关注。除了具有大磁诱发应变和大输出应力，Ni(-Co)-Mn-In系合金还表现出巨磁阻、大磁热等效应。
新型磁控形状记忆合金（包括Ni-Mn-Ga合金和Ni(-Co)-Mn-In系合金）都存在的一个重大问题是其多晶合金非常脆，不易成型，严重阻碍了实际应用。单晶的韧性相对较好，但制备成本很高，且不易制备大块或复杂形状。磁控形状记忆合金的多晶脆性及单晶制备的高成本等困难催生了一些新的材料制备工艺，例如利用快速凝固方法制备合金薄带，利用分子束外延、磁控溅射、脉冲激光喷溅等方法制备合金薄膜等。2007年，美国西北大学研究者们制备了Ni-Mn-Ga的泡沫多晶合金，即在该材料中引入气孔以减小晶界的影响。该泡沫合金在磁场诱导下可产生0.115%的输出应变，远大于无气孔细小晶粒的多晶合金。
关于改善这类合金性能的高温形变处理方法是现有技术的空白。
发明内容
本发明考虑到高温形变处理是调控金属材料组织性能的一个重要手段，也是多晶合金制备的一个重要处理过程，在此过程借助材料的动态再结晶和相变现象实现了对材料组织和性能的改变，故本发明提出了一种Ni-Co-Mn-In合金的高温形变处理方法。
实现本发明目的的技术方案包括以下工艺步骤：首先将Ni-Co-Mn-In合金在900℃温度条件下，均匀化退火15小时，退火处理后晶粒大小为150～200微米，然后采用热模拟试验机在温度为800~900℃，形变速度小于4×10-3/s条件下对Ni-Co-Mn-In合金进行处理，直到应变量为20%结束。
与现用技术相比，本发明的特点及其有益效果是：
（1） 经过本发明方法处理后的Ni-Co-Mn-In合金室温组织为奥氏体结构，未发生马氏体相变，晶粒均匀细化，未见裂痕；
（2） 经过本发明方法处理后的Ni-Co-Mn-In合金有面心立方γ相析出物，此析出物具有较佳的形变性能，提高了Ni-Co-Mn-In合金的加工性能。
附图说明
图1为实施例1处理后的Ni-Co-Mn-In合金的金相组织图；
图2为实施例1处理后的Ni-Co-Mn-In合金大析出物的金相组织图；
图3为实施例1处理后的Ni-Co-Mn-In合金小析出物的金相组织图；
图4为实施例2处理后的Ni-Co-Mn-In合金的金相组织图；
图5为实施例3处理后的Ni-Co-Mn-In合金的金相组织图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细说明，但本发明的保护范围不仅限于下述的实施例：
下述实施例采用的热模拟试验机的型号为Gleeble-1500；
实施例1：选用Ni45Co5Mn36.7In13.3合金，在850℃温度条件下，均匀化退火24小时，退火处理后晶粒大小为150～200微米，然后采用热模拟试验机在温度为850℃，形变速度4×10-3/s条件下对Ni-Co-Mn-In合金进行处理，直到应变量为20%结束。图1为本实施例处理后的Ni-Co-Mn-In合金的金相组织图，如图所示，处理后的Ni-Co-Mn-In合金的金相组织明显细化，且无裂痕产生，并有两种析出物生成；图2，图3为本实施例处理后的Ni-Co-Mn-In合金两种析出物的金相组织图，如图2所示大析出物在变形量较大的区域出现，尺寸达到50μm甚至更大，在晶界和晶粒内部都可以观察到；如图3所示，小尺寸析出物主要是沿晶界分布，尺寸仅为几微米左右；对析出相进行成分分析确定：两种尺寸析出相的成分相似，大析出物成分为Ni42.41Mn40.59Co15.35In1.65，小析出物为Ni39.40Mn39.35Co19.43In1.82， In的原子百分含量比基体低，Co的原子百分含量比基体要高。通过选区电子衍射分析，确定析出相的晶体结构为面心立方结构，晶格常数a = 0.365nm；迄今为止，仅有哈尔滨工业大学的相关研究小组在Ni50CoyMn34In16-y合金（y>3）的凝固态组织中发现了γ相析出物生成的现象，但在Ni45Co5Mn36.7In13.3合金尚未见析出相的相关报道。通过晶体结构测定，本研究组在高温形变处理Ni45Co5Mn36.7In13.3合金发现的析出物应与上述报道同为γ相。哈尔滨工业大学的研究小组已发现在Ni50CoyMn34In16-y合金中随Co含量增加，合金的强度和韧性增加，变形能力也大大增加。这些性能的提升主要是由于γ相具有较佳形变性能，因此通过高温形变处理诱发γ相的析出，改善了NiCoMnIn合金加工性能。
实施例2：选用Ni45Co5Mn36.7In13.3合金，在900℃温度条件下，均匀化退火16小时，退火处理后晶粒大小为150～200微米，然后采用热模拟试验机在温度为800℃，形变速度4×10-3/s条件下对Ni-Co-Mn-In合金进行处理，直到应变量为20%结束。图4为本实施例处理后的Ni-Co-Mn-In合金的金相组织图，如图4所示，析出物分布均匀且尺寸比较细小。
实施例3：选用Ni45Co5Mn36.7In13.3合金，在920℃温度条件下，均匀化退火15小时，退火处理后晶粒大小为150～200微米，然后采用热模拟试验机在温度为900℃，形变速度4×10-3/s条件下对Ni-Co-Mn-In合金进行处理，直到应变量为20%结束。图5为本实施例处理后的Ni-Co-Mn-In合金的金相组织图，如图5所示，析出物的体积分数较前两个实施例明显增多，并且析出物分布弥散。
Claims (4)
1.一种Ni-Co-Mn-In合金的高温形变处理方法，其特征在于按如下步骤进行：首先对Ni-Co-Mn-In合金采用退火处理，然后采用热模拟试验机在温度为800~900℃，形变速度小于4×10-3/s条件下对Ni-Co-Mn-In合金进行处理，直到应变量为20%结束。
2.根据权利要求1所述的一种Ni-Co-Mn-In合金的高温形变处理方法，其特征在于所述的Ni-Co-Mn-In合金采用的退火处理为在温度850～920℃条件下，均匀化退火15～24小时。
3.根据权利要求1所述的一种Ni-Co-Mn-In合金的高温形变处理方法，其特征在于所述的Ni-Co-Mn-In合金采用退火处理后晶粒大小为150～200微米。
4.根据权利要求1所述的一种Ni-Co-Mn-In合金的高温形变处理方法，其特征在于采用本方法处理后的Ni-Co-Mn-In合金有两种尺寸的析出相生成，大析出物成分为Ni42.41Mn40.59Co15.35In1.65，小析出物为Ni39.40Mn39.35Co19.43In1.82。
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