Fe對Ni-Mn-Ga形狀記憶合金相變和力學性能的影響
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形狀記憶合金以其特有的形狀記憶效應和超彈性,成為一種集感知與驅動為一體的智能材料。目前,已開發較成熟的Ni-Ti、Cu-Zn-Al及Fe基形狀記憶合金的馬氏體相變溫度均不高(<120℃),但在諸如航…
形狀記憶合金以其特有的形狀記憶效應和超彈性,成為一種集感知與驅動為一體的智能材料。目前,已開發較成熟的Ni-Ti、Cu-Zn-Al及Fe基形狀記憶合金的馬氏體相變溫度均不高(<120℃),但在諸如航空航天、核動力、汽車、消防、化工和油氣勘探工程領域,均需要形狀記憶合金能夠在較高的溫度下(>150℃)工作。相關研究主要集中在低相變溫度的磁驅動Ni-Mn-Fe-Ga 合金,而對于具有較高相變溫度的Ni-Mn-Fe-Ga合金的研究較少。同時,添加Fe引入復相組織并結合快速凝固的方法同時改善Ni-Mn-Ga高溫形狀記憶合金韌性的研究也未見報道。
華北電力大學的學者研究了Fe含量對Ni56Mn25-xFexGa19 (x=0~10)合金的微觀組織結構、相變行為、力學性能和記憶特性的影響規律。當x ≤ 4時, Ni56Mn25-xFexGa19合金仍然保持著單一的四方結構馬氏體相;當x ≥ 6 時,合金呈現為馬氏體相和面心立方 γ相組成的雙相結構。 相對于馬氏體相,γ相為富Ni和富Fe相,其含量隨Fe含量的增加而增加。隨著Fe含量增加,合金的馬氏體相變溫度逐漸降低,其峰值溫度從x=0時的356℃降低至x=10時的170℃,這主要歸因于馬氏體相尺寸因素和電子濃度的綜合作用。通過添加Fe替代Mn在合金中引入的γ相可提高合金的強度和塑性,但最大形狀記憶回復應變從x=0時的5.0%降低到x=6時的2.0%。