[發(fā)明專利]一種具有磁場驅(qū)動馬氏體相變效應(yīng)的磁性材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310056853.2
• 申請日: 2013-02-23
• 公開（公告）號: CN103146958A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮琳;冀婷;張文星;張彩霞;李維強;韓國華
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C1/02;B22D11/06;H01F1/047
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種形狀記憶材料，具有鐵磁性和雙向形狀記憶效應(yīng)，特別是涉及具有磁場可驅(qū)動馬氏體相變的Ni₃₈Fe₉Co₃Mn₃₄Al₁₆磁性材料及其制備方法。

背景技術(shù)

通常的形狀記憶合金在相對高溫下具有一種晶體結(jié)構(gòu)，以下稱為母相，而在相對低的溫度下自發(fā)變成另外一種晶體結(jié)構(gòu)，一般稱之為馬氏體相。當(dāng)從較高的溫度降溫到較低的溫度時，材料從母相轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體相，該相轉(zhuǎn)變叫做馬氏體相變。反過來，從相對低的溫度加熱材料，合金會從馬氏體相轉(zhuǎn)變?yōu)槟赶啵@種相反的相轉(zhuǎn)變稱為馬氏體逆相變。一般將馬氏體轉(zhuǎn)變的開始點和終點，分別稱為M_s點和M_f點，將馬氏體逆相變的開始和終點，分別稱為A_s點和A_f點。如果M_s和A_s之間差值較小，比如為幾度或幾十度，材料的這種馬氏體相變被稱為熱彈性馬氏體相變。

一般地，將某種合金材料在母相以確定的形狀冷卻，直到形成馬氏體相以后，再人為地改變其原有的形狀，然后，將合金材料升溫，直到轉(zhuǎn)變成奧氏體時，如果合金材料的形狀完全或部分地轉(zhuǎn)變?yōu)樵瓉淼男螤睿@種現(xiàn)象稱為形狀記憶效應(yīng)。另外，如果在同樣的上述溫度循環(huán)中，母相的形狀在降溫引起的相變時刻變形，再在隨后的升溫引起的逆相變時刻再變形，并且部分或全部地轉(zhuǎn)變成原來母相的形狀，被稱之為雙向形狀記憶效應(yīng)。

一般形狀記憶合金元件形變被溫度和應(yīng)力變化控制，這導(dǎo)致其響應(yīng)頻率較低，且提升困難，而磁性形狀記憶合金的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變可以通過磁場控制，動作響應(yīng)速度快，因此被廣泛用于各種智能型用途，如各種微機電器件等。

在現(xiàn)有材料中，具有類似性質(zhì)的NiCoMnGa（見K.?Ullakko,?J.?K.?Huang,?C.?Kanter,?V.?V.?Kokorin,?and?R.?C.?O’Handley,?Appl.?Phys.?Lett.?69,?1966?(1996).）、MnCoNiGa（見G.?D.?Liu,?J.?L.?Chen,?Z.?H.?Liu,?X.?F.?Dai,?and?G.?H.?Wu,?Appl.?Phys.?Lett.?87,?262504?(2005).）、NiCoMnIn（見R.?Kainuma,?Y.?Imano,?W.?Ito,?Y.?Sutou,?H.?Morito,?S.?Okamoto,?O.?Kitakami,?K.?Oikawa,?A.?Fujita,?T.?Kanomata,?and?K.?Ishida,?Nature?(London)?439,?957?(2006).）、NiCoMnSb（見R.?Kainuma,?Y.?Imano,?W.?Ito,?H.?Morito,?Y.?Sutou,?K.?Oikawa,?A.?Fujita,?K.?Ishida,?S.?Okamoto,?and?O.?Kitakami,?Appl.?Phys.?Lett.?88,?192513?(2006).）和NiCoMnSb?（見S.?Y.?Yu,?L.?Ma,?G.?D.?Liu,?Z.?H.?Liu,?J.?L.?Chen,?Z.?X.?Cao,?G.?H.?Wu,?B.?Zhang,?and?X.?X.?Zhang.?Appl.?Phys.?Lett.?90,?242501?(2007).）合金中Ga、In、Sn、Sb元素均較為昂貴，從制作實用智能器件，如微納驅(qū)動器的角度來講成本較高。此外，NiCoMnGa，MnCoNiGa等材料的母相較脆，在相變過程中易出現(xiàn)碎裂，既不易制備又影響了其功能的穩(wěn)定性。NiMnAl是傳統(tǒng)的形狀記憶合金（見S.?Morito,?T.?Kakeshita,?K.?Hirata,?and?K.?Otsuka,?Acta?Mater.?46,?5377?(1998).），其中Al的價格極為低廉且其延展性很好，但是它不具有磁性，限制了其在磁場驅(qū)動方面的應(yīng)用。已有的NiCoMnAl雖然同樣可以實現(xiàn)磁場驅(qū)動馬氏體相變（見R.?Kainuma,W.?Ito,?R.?Y.?Umetsu,?K.?Oikawa,?and?K.?Ishida,?Appl.?Phys.?Lett.?93,?091906?(2008)），但由于Co本身脆性很高，所以導(dǎo)致NiCoMnAl合金的韌性較低，不利于加工。

發(fā)明內(nèi)容