[發明專利]一種Ni-Mn-Ge系磁性形狀記憶合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201210383242.4
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN102851545A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 羅鴻志;劉國棟;孟凡斌;劉何燕;代學芳
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C1/02;B22D11/06;C30B29/52;C30B15/00;C22F1/10
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

1.一種Ni-Mn-Ge系磁性形狀記憶合金，其特征為該合金的化學式為：NixMnyGezMa，其中M為主族元素或過渡族元素；其中，51<x<55，31<y<40，5<z<20,a<5，x+y+z+a=100，x、y、z、a表示原子百分比含量；所述的合金為單晶材料或多晶材料。

2.如權利要求1所述的Ni-Mn-Ge系磁性形狀記憶合金，其特征為所述的主族元素為In、Sn、Sb、As或Si。

3.如權利要求1所述的Ni-Mn-Ge系磁性形狀記憶合金，其特征為所述的過渡族元素為Ti、Fe或Co。

4.如權利要求1所述的Ni-Mn-Ge系磁性形狀記憶合金的制備方法，其特征為以下兩種方法之任一，包括如下步驟：

方法一，多晶材料的制備：

（1）按化學式Ni_xMn_yGe_zM_a稱量原料，其中，51<x<55，31<y<40，5<z<20,a<5，x+y+z+a=100，x、y、z、a表示原子百分比含量；

（2）將稱好的料盛放在熔煉坩堝中，采用常規的電弧熔煉方法獲得Ni_xMn_yGe_zM_a磁性多晶，其熔煉條件為：在本底真空達到2×10^-3Pa以下時，通入氬氣，整個熔煉過程樣品采用氬氣保護，然后高溫均勻化處理3天，然后進行淬火以實現鑄錠成分均勻化；

（3）將經過均勻化處理的鑄錠放入一底部帶有小孔的石英管內，安放到甩帶機爐腔內，抽真空到1×10^-3Pa以下，之后爐腔內通入高純氬氣，采用感應加熱使合金熔融，然后從石英管上部吹入高純氬氣使熔融合金液體從小孔中噴射到高速旋轉的銅輪上快速甩出，得到多晶金屬帶。

或者，方法二，單晶材料的制備：

（1）按化學式Ni_xMn_yGe_zM_a稱量原料，其中，51<x<55，31<y<40，5<z<20,a<5，x+y+z+a=100，x、y、z、a表示原子百分比含量；

（2）將稱好的料盛放在熔煉坩堝中，采用常規的電弧熔煉方法獲得Ni_xMn_yGe_zM_a磁性多晶，整個熔煉過程樣品采用氬氣保護，然后進行高溫均勻化處理3天，然后進行淬火以實現鑄錠成分均勻化。

（3）將經過均勻化處理的Ni_xMn_yGe_zM_a原料置于坩堝中，采用常規的提拉法生長Ni_xMn_yGe_zM_a磁性單晶，其生長條件為：加熱上述成分的原料到使之熔融；其熔融環境為5×10^-3-5×10^-5Pa的真空或0.01～1MPa正壓力的氬氣保護氣?體；在1100～1330℃的熔融溫度條件下保持10～30分鐘；

（4）以0.5～50轉/分鐘的速率旋轉的籽晶桿下端固定的籽晶；所述的籽晶為成分相同或接近的、具有所需要的取向的單晶，用籽晶下端接觸熔體的液面，然后以3～80mm/小時的均勻速率提升籽晶桿，將凝固結晶的單晶向上提拉，保持等徑生長；

（5）當生長的單晶達到所需尺寸時，將單晶提拉脫離熔融的原料表面，以0.5～20℃/分鐘的降溫速率緩慢降低溫度冷卻至室溫，最后取出。

5.如權利要求4所述的Ni-Mn-Ge系磁性形狀記憶合金的制備方法，其特征為所述的制備方法中還包括以下步驟：將上述制備好的樣品再在500～1200℃的溫度范圍內退火0.1～100小時，然后再以0.1～1000℃/秒的降溫速率冷卻。

6.如權利要求4所述的Ni-Mn-Ge系磁性形狀記憶合金的制備方法，其特征為所述的步驟（3）中生長加熱方式可用50～245千赫茲的射頻加熱或電阻加熱方式。

7.如權利要求4所述的Ni-Mn-Ge系磁性形狀記憶合金的制備方法，其特征為所述的步驟（3）中的單晶生長坩堝是磁懸浮冷坩堝、石墨坩堝或者石英坩堝。?