專利名稱：一種增韌磁性形狀記憶合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性形狀記憶合金的制備方法。
技術(shù)背景磁性形狀記憶合金Ni-Mn-Ga (如Ni53Mn23.5Ga23.5)具有強(qiáng)鐵磁性、大磁 感生應(yīng)變、溫控和磁控形狀記憶效應(yīng)。它的磁控形狀記憶效應(yīng)的響應(yīng)頻率接近 壓電陶瓷，輸出應(yīng)變和應(yīng)力接近溫控形狀記憶合金，是一種極具工程應(yīng)用前景 的新型功能材料。但是磁性形狀記憶合金Ni-Mn-Ga仍存在脆性大，強(qiáng)度低， 驅(qū)動磁場門檻值高的缺陷，成為磁驅(qū)動記憶合金應(yīng)用和發(fā)展的主要瓶頸。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決現(xiàn)有磁性形狀記憶合金Ni-Mn-Ga存在脆性大、強(qiáng)度低、 驅(qū)動磁場門檻值高的問題，而提供一種增韌磁性形狀記憶合金的制備方法。本發(fā)明的增韌磁性形狀記憶合金按如下方法進(jìn)行制備按照摩爾份數(shù)比取 53份的Ni、 23.5份的Mn、 18.5份的Ga和5份的Ti放入真空非自耗電極電 弧爐中，在惰性氣體保護(hù)、150(M700'C的條件下電弧熔煉10 15分鐘，再用 丙酮清洗熔煉后的金屬塊體，然后放入真空度為10" Pa的石英管中在IOO(TC 的條件下保溫5小時，再淬入水中；即得到增韌磁性形狀記憶合金 Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5。本發(fā)明方法制備出的增韌磁性形狀記憶合金Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5的成分不 同現(xiàn)有的磁性形狀記憶合金Ni-Mn-Ga (Ni53Mn23.5Ga23.5)，而且與之相比具有 以下優(yōu)點1、 本發(fā)明制備的Ni53Mn23.5Ga^Ti5合金斷裂強(qiáng)度在800~900MPa，比現(xiàn) 有Ni-Mn-Ga合金提高了 3~4倍；2、 本發(fā)明制備的Ni53Mn23.5Ga!8.5Tis合金的驅(qū)動磁場門檻值為0.5 0.8T， 比現(xiàn)有Ni-Mn-Ga合金降低了 62.5°/。~670/0。3、 對本發(fā)明制備的合金進(jìn)行破碎強(qiáng)度的測試，結(jié)果本發(fā)明制備的合金的 破碎力為現(xiàn)有M-Mn-Ga合金的2 3倍，說明本發(fā)明制備的Ni53Mn23 5Ga185Ti,合金韌性大。
圖1為具體實施方式
五制備的Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金和具體實施方式
三保溫3小時制備的Ni53Mn23.5Ga^Ti5合金的DSC曲線圖，其中曲線1為具體實施方式
五制備的Ni53Mn23.5Ga^Ti5合金加熱測得的DSC曲線，曲線2為具 體實施方式三保溫3小時制備的Ni53Mn23.5Ga,8.sTi5合金加熱測得的DSC曲線， 曲線3為具體實施方式
五制備的Ni53Mn23.5Ga!8.5Ti5合金冷卻測得的DSC曲線， 曲線4為具體實施方式
三保溫3小時制備的Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金冷卻測得的 DSC曲線；圖2為具體實施方式
五制備的Ni53Mn23.5Ga^Ti5合金、具體實施 方式六制備的Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金及Ni-Mn-Ga合金的常溫的斷裂強(qiáng)度-應(yīng) 變曲線圖，其中曲線1為Ni-Mn-Ga合金的常溫的斷裂強(qiáng)度-應(yīng)變曲線，曲線2 為具體實施方式
五制備的Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金的常溫的斷裂強(qiáng)度-應(yīng)變曲 線，曲線3為具體實施方式
六制備的Ni53Mn23.5Ga^Ti5合金的常溫的斷裂強(qiáng)度 -應(yīng)變曲線。
具體實施方式
具體實施方式
一本實施方式的增韌磁性形狀記憶合金按如下方法進(jìn)行制 備按照摩爾份數(shù)比取53份的Ni、 23.5份的Mn、 18.5份的Ga和5份的Ti 放入真空非自耗電極電弧爐中，在惰性氣體保護(hù)、1500 1700。C的條件下電弧 熔煉10~15分鐘，再用丙酮清洗熔煉后的金屬塊體，然后放入真空度為10" Pa 的石英管中在IOO(TC的條件下保溫5小時，再淬入水中；即得到增韌磁性形 狀記憶合金Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5。本實施方式的真空非自耗電極電弧爐購自于錦州市電爐責(zé)任有限公司。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一的不同點是惰性氣體為氮氣、氦氣、氬氣、氖、或氙氣。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一的不同點是在淬入水中 后，將得到的合金在溫度873K的條件下保溫0.5 3小時。其它與具體實施方 式一相同。本實施方式對Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金進(jìn)行不同的時間段的保溫處理可以 得到韌性和強(qiáng)度不同的Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金，保溫處理0.5小時的N^Mn^Ga^Ti5合金韌性和強(qiáng)度達(dá)到最佳，斷裂強(qiáng)度為現(xiàn)有Ni-Mn-Ga合金 的2.5倍，應(yīng)變?yōu)楝F(xiàn)有Ni-Mn-Ga合金的2倍；而保溫0.5小時、1小時和3小 時本實施方式> 53]^23.50&18.5115合金的DSC曲線基本相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一的不同點是在1550 165(TC的條件下電弧熔煉12~14分鐘。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一的不同點是在1600°C 的條件下電弧熔煉13分鐘。其它與具體實施方式
一相同。將本實施方式制備的Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金和具體實施方式
三保溫3小 時制備的Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金分別在升溫速度為20K/min的條件下測得加 熱DSC曲線，在降溫速度20K/min的條件下測得冷卻DSC曲線，結(jié)果如圖1 所示。通過圖中的DSC曲線可以看出在本實施方式只制備的Ni53Mri23.5Ga^Ti5 合金和具體實施方式
三保溫3小時制備的Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金在加熱和冷 卻的DSC曲線上都只有一個吸熱和放熱峰，說明Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金無論 是否經(jīng)保溫處理保持了 Ni-Mn-Ga三元合金的熱彈性馬氏體相變特征。
具體實施方式
六:本實施方式的增韌磁性形狀記憶合金按如下方法進(jìn)行制 備按照摩爾份數(shù)比取53份的Ni、 23.5份的Mn、 18.5份的Ga和5份的Ti 放入真空非自耗電極電弧爐中，在惰性氣體保護(hù)、163(TC的條件下電弧熔煉 12分鐘，再用丙酮清洗熔煉后的金屬塊體，然后放入真空度為10" Pa的石英 管中在IOO(TC的條件下保溫5小時，再淬入水中，然后在873K的條件下保溫0.5小時；即得到增韌磁性形狀記憶合金Ni53Mn23.5Ga^5Ti5。將本實施方式制備的Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金具體實施方式
五制備的 Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金和Ni-Mn-Ga合金進(jìn)行斷裂強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變的測試，測 試結(jié)果如圖2所示，本實施方式制備的Ni53Mn23.5Ga^Ti5合金的斷裂強(qiáng)度比 Ni-Mn-Ga提高了 2.5倍，斷裂應(yīng)變比Ni-Mn-Ga提高了 2倍；具體實施方式
五 制備的Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金的斷裂強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變也比Ni-Mn-Ga有所提 高。
權(quán)利要求
1、一種增韌磁性形狀記憶合金的制備方法，其特征在于增韌磁性形狀記憶合金按如下方法進(jìn)行制備按照摩爾份數(shù)比取53份的Ni、23.5份的Mn、18.5份的Ga和5份的Ti放入真空非自耗電極電弧爐中，在惰性氣體保護(hù)、1500～1700℃的條件下電弧熔煉10～15分鐘，再用丙酮清洗熔煉后的金屬塊體，然后放入真空度為10-1Pa的石英管中在1000℃的條件下保溫5小時，再淬入水中；即得到增韌磁性形狀記憶合金Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增韌磁性形狀記憶合金的制備方法，其特 征在于惰性氣體為氮氣、氦氣、氬氣、氖氣或氤氣。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增韌磁性形狀記憶合金的制備方法，其特 征在于在淬入水中后，將得到的合金在873K的條件下保溫0.5 3小時。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增韌磁性形狀記憶合金的制備方法，其特 征在于在1550 1650"C的條件下電弧熔煉12~14分鐘。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增韌磁性形狀記憶合金的制備方法，其特 征在于在160(TC的條件下電弧熔煉13分鐘。
全文摘要
一種增韌磁性形狀記憶合金的制備方法，它涉及一種磁性形狀記憶合金的制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有磁性形狀記憶合金Ni-Mn-Ga存在脆性大、強(qiáng)度低、驅(qū)動磁場門檻值高的問題。本發(fā)明的增韌磁性形狀記憶合金按如下步驟進(jìn)行制備按照摩爾份數(shù)比取料、電弧熔煉、清洗、保溫、淬入水中，即得到增韌磁性形狀記憶合金Ni<sub>53</sub>Mn<sub>23.5</sub>Ga<sub>18.5</sub>Ti<sub>5</sub>。本發(fā)明制備的磁性形狀記憶合金Ni<sub>53</sub>Mn<sub>23.5</sub>Ga<sub>18.5</sub>Ti<sub>5</sub>具有韌性大、強(qiáng)度大、驅(qū)動磁場門檻值低的優(yōu)點。
文檔編號C22C45/04GK101220448SQ20081006398
公開日2008年7月16日 申請日期2008年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月3日
發(fā)明者董桂馥, 偉 蔡, 高智勇 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)