CN1441072A - Mn－Fe基系反铁磁磁形状记忆合金 - Google Patents
Mn－Fe基系反铁磁磁形状记忆合金 Download PDFInfo
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Abstract
一种Mn－Fe基系反铁磁磁形状记忆合金属于材料领域。本发明包含的各组分及其重量百分比为：Mn：30－90％；Fe：70－10％。本发明Mn－Fe基系反铁磁磁形状记忆合金非属铁磁性，该合金可在反铁磁状态，在存在fct马氏体孪晶界，或不存在fct马氏体孪晶而存在反铁磁畴界的情况下都可获得磁形状记忆效应，按现测量结果显示，在多晶状态，在1T磁场下，最大已获得～0.1％的磁诱发负应变；如以穿过孪晶界的切应变γo＝(a/c)(1－C2/a2)估算，对应c/a＝0.96，切应变在单晶状态它的理论值亦可达到4％，与Ni2MnGa和Ni－Co合金相比在多晶状态就可获得可观的磁控形状记忆效应，通过定向凝固或磁场热处理有望获得更大的磁应变量，而具有更易的材料制备和加工性能。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种磁形状记忆合金，特别是一种Mn-Fe基系反铁磁磁形状记忆合金，属于材料领域。
背景技术
磁形状记忆合金(MSMA)是当前世界材料界的研究热点之一，因为它集传感和驱动性能于一身，可能成为未来新一代的驱动器和传感器材料，在高性能传感器，高应变驱动元件，微型机器人，微波通信，振动与噪声控制，遥感技术，智能器件等近代高新科学技术领域具有潜在的重要应用。目前已发现具有磁形状记忆效应(MSME)的材料包括：Fe-C，Fe-Pd，Fe-Mn-Si，Co-Mn，Fe-Co，Fe-Co-Ni-Ti和Ni2MnGa等。经文献检索发现，R.C.O｀Handley，“Model for strainand magnetization in magnetic shape-memory alloys”(磁形状记忆合金的应变和磁化模型)，J.Appl.Phys.，Vol.83，No.6，1998，pp3263-3270.该文献作者详细论述了在铁磁性马氏体合金的磁形状记忆合金的模型和理论，该文所有的基础和列举的事例都仅涉及于铁磁材料，并都必须通过制备单晶才可获的较大的磁控效应，而在多晶状态，性能不佳，如Ni2MnGa的磁诱发量在单晶中已达6％水平(美国专利US6475261)，但在多晶粉末材料中需5T的强磁场下，仅显示0.12％的磁诱发应变，无在多晶状态显示可应用的前境。Co-Ni单晶磁控形状记忆合金(中国专利1386878)同样必须单晶状态，单晶制备工艺复杂，成本较高。现今的磁控形状记忆合金都属铁磁性材料，由磁场驱动马氏体孪晶界或马氏体和母相的相界运动，以获得磁形状记忆效应，并局限于单晶。与本发明反铁磁性的材料主题不同，在进一步的检索中尚未发现与本发明主题相同或者相似的报道。
发明内容和具体实施方式
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种Mn-Fe基系反铁磁磁形状记忆合金，使其在反铁磁状态，在存在fct马氏体孪晶界，或者不存在fct马氏体孪晶而存在孪晶反铁磁畴界的情况下，都可获得磁形状记忆效应，并可在多晶状态下，在1T外磁场下获得0.1％的可逆应变，以使其更具实用价值。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包含的各组分及其重量百分比为：Mn：30-90；Fe：70-10。在此成分范围内，材料为固溶体，具有面心立方(fcc)结构，可发生反铁磁相变或发生反铁磁相变的同时存在面心立方(fcc)到面心四方(fct)的马氏体相变。当Mn含量低于30％(重量)，将产生密排六方(hcp)的马氏体，将不利于磁诱发。
本发明Mn-Fe基系反铁磁磁形状记忆合金通过固溶处理并快速冷却，在反铁磁态获得fct马氏体孪晶，或存在孪晶反铁磁畴界。在Mn-Fe基础上，可加入其它合金元素，如：铜Cu、镍Ni、硅Si、稀土中的一种或者几种，但仍保持fct马氏体孪晶或孪晶反铁磁畴界的磁形状记忆本质的其它合金组成多元合金。通过磁场热处理或定向凝固等方法，可更好提高其磁诱发的应变量。
结合本发明的内容，提供以下三个实施例：
实施例1：本发明包含的各组分及其重量百分比为：Mn：45.91％，Fe：54.09％，测量结果显示，在多晶状态，在1T磁场下，可以获得0.1％的磁诱发负应变。
实施例2：本发明包含的各组分及其重量百分比为：Mn：75％，Fe：25％。测量结果显示，在多晶状态，在1T磁场下，可以获得0.08％的磁诱发负应变。
实施例3：本发明包含的各组分及其重量百分比为：Mn：90％，Fe：10％。测量结果显示，在多晶状态，在1T磁场下，可以获得0.05％的磁诱发负应变。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明Mn-Fe基系反铁磁磁形状记忆合金非属铁磁性，该合金可在反铁磁状态，在存在fct马氏体孪晶界，或不存在fct马氏体孪晶而存在反铁磁畴界的情况下都可获得MSME，按现测量结果显示，在多晶状态，在1T磁场下，最大已获得～0.1％的磁诱发负应变；如以穿过孪晶界的切应变γo＝(a/2c)(1-C2/a2)估算，对应c/a＝0.96，切应变在单晶状态它的理论值亦可达到4％，与Ni2MnGa相比其具有更好的材料制备和加工性能，并可通过加入其它合金元素进一步改善其力学性能和工艺加工性能。
Claims (3)
1、一种Mn-Fe基系反铁磁磁形状记忆合金，其特征在于：包含的各组分及其重量百分比为：Mn：30-90％；Fe：70-10％，具有孪晶反铁磁畴界或fct马氏体相变孪晶。
2、根据权利要求1所述的Mn-Fe基系反铁磁磁形状记忆合金，其特征是Mn-Fe基系反铁磁磁形状记忆合金通过固溶处理并快速冷却，在反铁磁态获得fct马氏体孪晶，或存在孪晶反铁磁畴界。
3、根据权利要求1所述的Mn-Fe基系反铁磁磁形状记忆合金，其特征是在Mn-Fe基础上，或者加入其它合金元素，如：铜Cu、镍Ni、硅Si、稀土中的一种或者几种，但仍保持fct马氏体孪晶或孪晶反铁磁畴界的磁形状记忆本质的其它合金组成多元合金。
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| CN 03116163 CN1441072A (zh) | 2003-04-03 | 2003-04-03 | Mn－Fe基系反铁磁磁形状记忆合金 |
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| CN 03116163 Pending CN1441072A (zh) | 2003-04-03 | 2003-04-03 | Mn－Fe基系反铁磁磁形状记忆合金 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100587092C (zh) * | 2008-01-09 | 2010-02-03 | 中国科学院物理研究所 | 一种磁性形状记忆合金单晶及制备方法 |
| CN105986322A (zh) * | 2015-03-03 | 2016-10-05 | 中国科学院物理研究所 | 一种磁相变材料 |
| CN110066955A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-07-30 | 东北大学 | 一种孪生诱导塑性钢及其制备方法 |
| CN110707894A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-01-17 | 南京理工大学 | 基于多种磁相变合金的振动能量收集器 |
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2003
- 2003-04-03 CN CN 03116163 patent/CN1441072A/zh active Pending
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| CN110066955B (zh) * | 2019-05-24 | 2021-03-16 | 东北大学 | 一种孪生诱导塑性钢及其制备方法 |
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