專利名稱：Mn－Fe基系反鐵磁磁形狀記憶合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種磁形狀記憶合金，特別是一種Mn-Fe基系反鐵磁磁形狀記憶合金，屬于材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磁形狀記憶合金(MSMA)是當(dāng)前世界材料界的研究熱點之一，因為它集傳感和驅(qū)動性能于一身，可能成為未來新一代的驅(qū)動器和傳感器材料，在高性能傳感器，高應(yīng)變驅(qū)動元件，微型機器人，微波通信，振動與噪聲控制，遙感技術(shù)，智能器件等近代高新科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域具有潛在的重要應(yīng)用。目前已發(fā)現(xiàn)具有磁形狀記憶效應(yīng)(MSME)的材料包括Fe-C，F(xiàn)e-Pd，F(xiàn)e-Mn-Si，Co-Mn，F(xiàn)e-Co，F(xiàn)e-Co-Ni-Ti和Ni2MnGa等。經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，R.C.O｀Handley，“Model for strainand magnetization in magnetic shape-memory alloys”(磁形狀記憶合金的應(yīng)變和磁化模型)，J.Appl.Phys.，Vol.83，No.6，1998，pp3263-3270.該文獻作者詳細論述了在鐵磁性馬氏體合金的磁形狀記憶合金的模型和理論，該文所有的基礎(chǔ)和列舉的事例都僅涉及于鐵磁材料，并都必須通過制備單晶才可獲的較大的磁控效應(yīng)，而在多晶狀態(tài)，性能不佳，如Ni2MnGa的磁誘發(fā)量在單晶中已達6％水平(美國專利US6475261)，但在多晶粉末材料中需5T的強磁場下，僅顯示0.12％的磁誘發(fā)應(yīng)變，無在多晶狀態(tài)顯示可應(yīng)用的前境。Co-Ni單晶磁控形狀記憶合金(中國專利1386878)同樣必須單晶狀態(tài)，單晶制備工藝復(fù)雜，成本較高。現(xiàn)今的磁控形狀記憶合金都屬鐵磁性材料，由磁場驅(qū)動馬氏體孿晶界或馬氏體和母相的相界運動，以獲得磁形狀記憶效應(yīng)，并局限于單晶。與本發(fā)明反鐵磁性的材料主題不同，在進一步的檢索中尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明主題相同或者相似的報道。

發(fā)明內(nèi)容
和
具體實施例方式
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種Mn-Fe基系反鐵磁磁形狀記憶合金，使其在反鐵磁狀態(tài)，在存在fct馬氏體孿晶界，或者不存在fct馬氏體孿晶而存在孿晶反鐵磁疇界的情況下，都可獲得磁形狀記憶效應(yīng)，并可在多晶狀態(tài)下，在1T外磁場下獲得0.1％的可逆應(yīng)變，以使其更具實用價值。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包含的各組分及其重量百分比為Mn30-90；Fe70-10。在此成分范圍內(nèi)，材料為固溶體，具有面心立方(fcc)結(jié)構(gòu)，可發(fā)生反鐵磁相變或發(fā)生反鐵磁相變的同時存在面心立方(fcc)到面心四方(fct)的馬氏體相變。當(dāng)Mn含量低于30％(重量)，將產(chǎn)生密排六方(hcp)的馬氏體，將不利于磁誘發(fā)。
本發(fā)明Mn-Fe基系反鐵磁磁形狀記憶合金通過固溶處理并快速冷卻，在反鐵磁態(tài)獲得fct馬氏體孿晶，或存在孿晶反鐵磁疇界。在Mn-Fe基礎(chǔ)上，可加入其它合金元素，如銅Cu、鎳Ni、硅Si、稀土中的一種或者幾種，但仍保持fct馬氏體孿晶或?qū)\晶反鐵磁疇界的磁形狀記憶本質(zhì)的其它合金組成多元合金。通過磁場熱處理或定向凝固等方法，可更好提高其磁誘發(fā)的應(yīng)變量。
結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容，提供以下三個實施例實施例1本發(fā)明包含的各組分及其重量百分比為Mn45.91％，F(xiàn)e54.09％，測量結(jié)果顯示，在多晶狀態(tài)，在1T磁場下，可以獲得0.1％的磁誘發(fā)負應(yīng)變。
實施例2本發(fā)明包含的各組分及其重量百分比為Mn75％，F(xiàn)e25％。測量結(jié)果顯示，在多晶狀態(tài)，在1T磁場下，可以獲得0.08％的磁誘發(fā)負應(yīng)變。
實施例3本發(fā)明包含的各組分及其重量百分比為Mn90％，F(xiàn)e10％。測量結(jié)果顯示，在多晶狀態(tài)，在1T磁場下，可以獲得0.05％的磁誘發(fā)負應(yīng)變。
本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進步，本發(fā)明Mn-Fe基系反鐵磁磁形狀記憶合金非屬鐵磁性，該合金可在反鐵磁狀態(tài)，在存在fct馬氏體孿晶界，或不存在fct馬氏體孿晶而存在反鐵磁疇界的情況下都可獲得MSME，按現(xiàn)測量結(jié)果顯示，在多晶狀態(tài)，在1T磁場下，最大已獲得～0.1％的磁誘發(fā)負應(yīng)變；如以穿過孿晶界的切應(yīng)變γo＝(a/2c)(1-C2/a2)估算，對應(yīng)c/a＝0.96，切應(yīng)變在單晶狀態(tài)它的理論值亦可達到4％，與Ni2MnGa相比其具有更好的材料制備和加工性能，并可通過加入其它合金元素進一步改善其力學(xué)性能和工藝加工性能。
權(quán)利要求
1.一種Mn-Fe基系反鐵磁磁形狀記憶合金，其特征在于包含的各組分及其重量百分比為Mn30-90％；Fe70-10％，具有孿晶反鐵磁疇界或fct馬氏體相變孿晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Mn-Fe基系反鐵磁磁形狀記憶合金，其特征是Mn-Fe基系反鐵磁磁形狀記憶合金通過固溶處理并快速冷卻，在反鐵磁態(tài)獲得fct馬氏體孿晶，或存在孿晶反鐵磁疇界。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Mn-Fe基系反鐵磁磁形狀記憶合金，其特征是在Mn-Fe基礎(chǔ)上，或者加入其它合金元素，如銅Cu、鎳Ni、硅Si、稀土中的一種或者幾種，但仍保持fct馬氏體孿晶或?qū)\晶反鐵磁疇界的磁形狀記憶本質(zhì)的其它合金組成多元合金。
全文摘要
一種Mn－Fe基系反鐵磁磁形狀記憶合金屬于材料領(lǐng)域。本發(fā)明包含的各組分及其重量百分比為Mn30－90％；Fe70－10％。本發(fā)明Mn－Fe基系反鐵磁磁形狀記憶合金非屬鐵磁性，該合金可在反鐵磁狀態(tài)，在存在fct馬氏體孿晶界，或不存在fct馬氏體孿晶而存在反鐵磁疇界的情況下都可獲得磁形狀記憶效應(yīng)，按現(xiàn)測量結(jié)果顯示，在多晶狀態(tài)，在1T磁場下，最大已獲得～0.1％的磁誘發(fā)負應(yīng)變；如以穿過孿晶界的切應(yīng)變γ
文檔編號C22C22/00GK1441072SQ0311616
公開日2003年9月10日 申請日期2003年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月3日
發(fā)明者張驥華, 陳樹川, 陳世樸, 魯萍 申請人:上海交通大學(xué)