CN1169983C - 钴镍单晶磁控形状记忆合金的制备方法 - Google Patents
钴镍单晶磁控形状记忆合金的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1169983C CN1169983C CNB021112975A CN02111297A CN1169983C CN 1169983 C CN1169983 C CN 1169983C CN B021112975 A CNB021112975 A CN B021112975A CN 02111297 A CN02111297 A CN 02111297A CN 1169983 C CN1169983 C CN 1169983C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- monocrystal
- magnetic field
- magnetically controlled
- monocrystalline
- present
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
一种钴镍单晶磁控形状记忆合金的制备方法,取合金成分重量百分比为:镍Ni 10%~35%,钴Co 65%~90%,采用[001]方向的籽晶用提拉法或悬浮区域熔炼法,制取轴向为[001]的单晶,将单晶经过700-950℃高温加热后淬火热处理,再经磁场热处理后得到。本发明制得的合金的磁致应变量远高于现有商用磁致伸缩材料,同时响应频率快,塑性良好,能进行冷热加工,更具应用价值。
Description
技术领域:
本发明涉及一种钴镍单晶磁控形状记忆合金的制备方法,制得的合金可用于自动控制、能量转换等场合作驱动器材料,属于新型功能材料技术领域。
背景技术:
通常的形状记忆合金是在应力场作用下变形,卸载后形状完全回复(超弹性)或加温后形状回复(形状记忆效应)的一种功能材料。它在自动控制、机械、通讯、医疗器件等领域已获得广泛的应用。其优点是输出变形量大。然而响应频率低。而压电陶瓷和磁致伸缩材料,它们在应力或磁场的作用下也能发生应变,其响应频率很高,但输出应变很小。例如压电陶瓷PZT,输出应变仅为0.1%数量级;目前最好的商用磁致伸缩材料Terfenol-D(Tb0.27,Dy0.73,Fe2),场致应变约为0.24%。由于输出位移小,制约了输出能量密度和传播距离。可见开发一种新型功能材料,使其既具有压电陶瓷和磁致伸缩材料那样快的响应频率,又能如形状记忆合金那样输出大的应变,对民用和军事都有重大应用价值。例如发展大功率声纳,可以在更远的距离发现目标。
二十世纪九十年代中期,一种磁致形状记忆材料应运而生。最先在镍锰镓(Ni2MnGa)单晶中发现,当沿[001]方向在温度265K施加8kOe磁场时,能诱发0.2%的应变(Ullakko K,Huang J.K,Kantner C,O’Handley and KokorinS.J,Appl.Phys.Lett.1996,69:1966~1968.)。之后对非化学计量NiMnGa(Ni49.8Mn28.5Ga21.7)单晶,在室温、4kOe磁场下,诱发切应变可达6.0%(MurrayS.J,Marioni M,Allen S.M,O’Handley R.C and Lograsso T.A,Appl.Phys.Lett.2000,77:886)。由于NiMnGa是一种金属间化合物,质脆易裂,且单晶生长时,Mn易挥发,使成分控制困难,制约了它的实际使用和规模化生产。
发明内容:
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种固溶体合金—钴镍单晶磁控形状记忆合金的制备方法,使制得的合金磁致应变量远高于现有商用磁致伸缩材料,同时响应频率快,塑性良好,能进行冷热加工,更具应用价值。
为实现这样的目的,本发明的技术方案如下:
1、设计的合金成分重量百分比为:镍Ni10%~35%,钴Co65%~90%。
在此成分范围内,材料为固溶体,并具有从面心立方(fcc)到密排六方(hcp)的马氏体相变。如果Ni含量超过35%(重量),马氏体点Ms将在100K以下,相应地能发生磁诱发应变的温度也十分低,无工业应用价值。随Ni含量减少,马氏体点逐渐升高。但如果Ni含量低于10%(重量),马氏体点将高于673K,在室温下几乎全部为马氏体组织,磁诱发应变只能通过马氏体变体的再取向,而不能通过诱发新的马氏体来产生,磁诱发应变量会减少。
2、制取轴向为[001]的单晶。采用[001]方向的籽晶用提拉法制备或采用悬浮区域熔炼法制备,生长速度控制为1~10mm/小时。
3、将制备的单晶经过700-950℃高温加热后淬火热处理,然后在强度为+2T~-2T的磁场下,使材料从母相冷却到马氏体相变结束温度Mf以下,或在磁场作用下在Mf以下和逆相变结束温度Af以上之间反复冷却加热,进行磁场热处理。
本发明得到的合金产生巨磁致应变的机制,在于该合金系的易磁化方向为[111],当沿[001]方向施加磁场时,晶体中易磁化方向的晶面将有向外磁场方向转动的趋势,从而驱动[111]面上的1/6<211>不全位错发生移动,导致类似应力诱发六方马氏体产生的过程,亦可使已经存在的有利取向的六方马氏体变体,通过1/6<211>不全位错的移动进一步长大、增多,形成有利取向的单变体,从而产生可观的磁场诱发应变。
本发明提供的新的磁诱发应变合金单晶,其磁致应变量可达1~5%,超过最好的商用磁致伸缩材料Terfenol-D数倍至数十倍,而频率响应达数十千赫兹,成分易控制,塑性良好,能进行冷热加工,能经受反复交变磁场诱发应变。
附图说明:
图1为本发明实施例1制备得到的合金磁场—应变图。
具体实施方式:
以下通过附图及具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
图1为本发明实施例1制备得到的合金磁场—应变图。
图中所示为Co-31.5%(重量)单晶,在室温下,沿[001]晶向施加1.2T磁场,能产生4.2%的应变,去除外磁场后,仅有0.2%残留变形。
实施例1:
用纯度为99.95%的电解Ni和电解Co配制成Co-31.5%(重量)Ni合金,经仔细清洗,去除表面油污和氧化物,在真空非自耗电弧炉中熔炼成钮扣状锭,反复熔炼3次,以保证成分均匀,再滴注成Φ10mm×110mm多晶园棒,供制备单晶用。采用光学悬浮区域熔炼炉,生长速度控制为5mm/小时,制成轴向为[001]的单晶。经过800℃淬火,快冷到室温,其MS点为261.5K,As=445K,在1kOe磁场下冷却到77K(Mf以下温度)。在室温下沿母相[001]晶向的饱和磁化强度可达120Am2·kg-1以上,且仅需3kOe的外磁场,即能达饱和。
本实施例所得合金,沿[001]方向施加外磁场,到8kOe可诱发近3.5%的应变,去除外磁场后应变完全回复。经反复加卸磁场数十次,应变反复产生同样数值。当施加1.2T外磁场,可检测到4.2%的应变,去除外磁场后,仅有0.2%的残留变形,如图1所示。
实施例2:
用高纯原料按Co 67%和Ni 33%(重量)比例配制合金,置于坩锅中,在真空下加热熔化,使其温度保持在稍高于合金的熔点之上。将具有[001]轴向的籽晶下降到刚好与液面接触,使其局部熔化,接着缓慢降低坩锅温度,同时使籽晶一边旋转一边向上提拉,控制生长速度为5mm/小时,制成单晶。该合金马氏体相变温度Ms=174.8K,逆相变温度As=382.8K,经热处理和磁场处理后,沿[001]方向施加外磁场,在180K以下,能诱发1~3%可逆应变。
实施例3:
以实施例1同样方法制成Co-15.1%Ni(重量)单晶,马氏体相变温度Ms=569.4K,逆相变温度As=649.5K,在磁场下反复加热冷却后,沿[001]方向施加外磁场,在室温,能诱发1~3%应变。
Claims (2)
1、一种钴镍单晶磁控形状记忆合金的制备方法,其特征在于取合金成分重量百分比为:镍Ni 10%~35%,钴Co 65%~90%,制取轴向为[001]的单晶后,将单晶经过700-950℃高温加热后淬火热处理,然后在强度为+2T~-2T的磁场下,使材料从母相冷却到马氏体相变结束温度Mf以下,或在磁场作用下在Mf以下和逆相变结束温度Af以上之间反复冷却加热,进行磁场热处理。
2、如权利要求1所说的钴镍单晶磁控形状记忆合金的制备方法,其特征在于制取单晶时,采用[001]方向的籽晶用提拉法制备或采用悬浮区域熔炼法制备,生长速度控制为1~10mm/小时。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB021112975A CN1169983C (zh) | 2002-04-09 | 2002-04-09 | 钴镍单晶磁控形状记忆合金的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB021112975A CN1169983C (zh) | 2002-04-09 | 2002-04-09 | 钴镍单晶磁控形状记忆合金的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1386878A CN1386878A (zh) | 2002-12-25 |
CN1169983C true CN1169983C (zh) | 2004-10-06 |
Family
ID=4741491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB021112975A Expired - Fee Related CN1169983C (zh) | 2002-04-09 | 2002-04-09 | 钴镍单晶磁控形状记忆合金的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN1169983C (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5065904B2 (ja) * | 2005-11-09 | 2012-11-07 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 形状記憶性及び超弾性を有する鉄系合金及びその製造方法 |
DE102010021856A1 (de) * | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Eto Magnetic Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Einkristall-MSM-Körpers |
CN105353610A (zh) * | 2015-10-10 | 2016-02-24 | 吉林大学 | 基于kp模型的磁控形状记忆合金执行器建模方法 |
-
2002
- 2002-04-09 CN CNB021112975A patent/CN1169983C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1386878A (zh) | 2002-12-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Fabrication, magnetostriction properties and applications of Tb-Dy-Fe alloys: a review | |
CN100463083C (zh) | 一种FeGa-RE系磁致伸缩材料及其制造工艺 | |
CN109112349B (zh) | 一种CuAlMn形状记忆合金及其制备方法 | |
EP3065148A1 (en) | Magnetic phase-transformation material | |
CN110343931B (zh) | 一种室温磁致伸缩材料及其制备方法 | |
EP2315287A1 (en) | Magnetostrictive material and preparation method thereof | |
JP4522675B2 (ja) | 超微細結晶粒銅スパッターターゲット | |
CN103952615B (zh) | 具有磁场驱动马氏体孪晶重排的磁性材料及其制备方法 | |
CN101826385A (zh) | 一种具有交换偏置效应的磁性材料及其制备方法 | |
CN111607719B (zh) | 含层错与γ′相复合结构的镍基合金及其制备方法 | |
CN1169983C (zh) | 钴镍单晶磁控形状记忆合金的制备方法 | |
CN1239725C (zh) | 无磁性立方织构铜镍合金基带及其制备方法 | |
CN104404306A (zh) | 涂层导体用高强度立方织构镍基合金基带及其制备方法 | |
CN108555297B (zh) | 加B感应加热消除激光增材制造TC4合金初生β晶界的方法 | |
CN104018054A (zh) | 具有磁场可控变形的稀土磁性材料及其制备方法 | |
CN113652590B (zh) | 兼具高强度和高弹性应变的TiHfFeNiNbx定向凝固高熵合金及其制备 | |
CN114635099A (zh) | 一种优化tc21钛合金微观组织的连续多步热氢处理工艺 | |
CN111118347B (zh) | 一种高强度Ni基复合基带的制备方法 | |
CN111254338B (zh) | 一种磁致伸缩材料及其制备方法 | |
JPH06172886A (ja) | Ti−Ni−Cu系形状記憶合金 | |
KR101975252B1 (ko) | 에피택셜 성장용 기판 및 그 제조 방법과 초전도 선재용 기판 | |
CN114182349A (zh) | 一种酒精浸泡法激发Ge掺杂FeSeTe单晶材料的超导性能的方法 | |
CN103074522B (zh) | 一种多晶Ni-Co-Mn-In-Gd合金及其制备方法 | |
Bhaumik | Progress in the understanding of NiTi shape memory alloys | |
CN1253592C (zh) | 含铽多晶Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |