[發明專利]一種NiMnGa多晶合金表面改性的方法

有效

• 申請號: 201610522199.3
• 申請日: 2016-07-05
• 公開（公告）號: CN106191480B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 董桂馥;李超然
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C30/00;C23C24/10;C30B33/04;C30B33/02;C30B29/52;C30B28/04
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙)21235
• 代理人: 李猛

技術領域

本發明涉及一種NiMnGa多晶合金表面改性的一種新方法。

背景技術

目前研究結果表明，NiMnGa單晶是最有希望獲得大磁感生應變的鐵磁形狀記憶合金，并因其突出的磁致應變性能受到廣大科研人員的關注。但NiMnGa單晶材料制備時存在嚴重偏析，難以獲得大尺寸、成分均勻的單晶材料，且重復性和穩定性差，成本高。而最近張學習等人在Ni-Mn-Ga泡沫多晶合金中獲得了高達8.7％的磁感生應變，這是目前在Ni-Mn-Ga多晶合金中獲得最大的磁感生應變；徐惠彬與Muller教授共同研究了馬氏體相變與NiMnGa磁驅動形狀記憶合金結構關聯性，成功研制出了獲得6％以上大磁制應變的NiMnGa磁驅動形狀記憶合金。因此，NiMnGa多晶引起了廣大科研人員的關注。但是NiMnGa塊體材料尚存在強度低、脆性大和恢復力小等缺點，極大限制材料的工程實際應用。

光熔覆技術是20世紀70年代隨著大功率激光器的發展而興起的一種新的表面改性技術。通過激光熔覆不同材料，可以提高材料表面的耐磨、耐腐蝕、耐高溫抗氧化等性能。較其他表面工藝，激光熔覆具備諸多優勢，如：結合強度高、不易變形、組織致密、適合小區域的改性需求、材料消耗少、適用范圍廣等優點。

發明內容

為了解決現有的多晶NiMnGa合金的硬度低，脆性大特點，采用激光熔覆的方法來制備多晶NiMnGa合金，來提供一種NiMnGa多晶合金表面改性的一種新方法，該方法得到的NiMnGa多晶合金還具有較低、較穩定的摩擦系數。

本發明的技術方案如下：以純度為99.99％的電解鎳、99.95％的電解錳和99.99％的鎵為原料，采用非自耗真空熔煉爐在氬氣的保護氣氛下制備中熔煉，熔煉后于石英管中進行均勻化熱處理，將處理后的合金經激光熔覆方法制備出低摩擦系數NiMnGa多晶合金。在非自耗真空熔煉爐中熔煉前，分別采用機械泵、分子泵抽將非自耗真空熔爐真空度調到5×10^-3Pa，再充入高純氬氣到2×10^-2Pa，然后開始熔煉。為了確保證所得多晶合金化學成分的均勻穩定性，在熔煉過程中每個樣品翻轉熔煉多次并加以磁攪拌，然后得到紐扣狀鑄錠，常溫下放置，待其冷卻取出。

實驗原材料用機械拋光的方法去除表面雜質，用丙酮清洗后瀝干并封入真空度為10^-1Pa的石英管中，經1173K/24h條件下進行均勻化熱處理，以其獲得高的有序度。然后通過正交試驗的方法制定了激光熔覆工藝。主要是改變通過改變激光器的電流、脈寬和頻率三個參數，激光器的電流為110-125mA、脈寬為8-11ms、頻率為8-11Hz。最后制備出低摩擦系數NiMnGa多晶合金。

本發明提供的方法制備的NiMnGa多晶合金與現有的多晶NiMnGa合金相比具有以下優點：

1、本發明制備的NiMnGa多晶合金的摩擦系數在0.26～0.4之間，比現有NiMnGa多晶合金降低了約20％～40％；

2、本發明制備的NiMnGa多晶合金的硬度呈現增大的趨勢，比現有的NiMnGa多晶合金增加了10％～25％。

3、本發明的方法簡單，易工業化，制備的NiMnGa多晶合金，組織結構穩定不發生變化。

附圖說明

圖1為本發明實施例1、2、3制備的NiMnGa多晶合金的X射線衍射分析圖譜；

圖2為不同激光熔覆工藝下合金的摩擦磨損性能曲線；其中，a為實施例1的樣品，b為實施例2的樣品，c為實施例3的樣品，d為未經過激光熔覆處理的樣品；

圖3為本發明實施例1、2、3制備的NiMnGa多晶合金的表面硬度隨工藝的變化關系。

具體實施方式

下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。下述實施例中如無特殊說明，所采用的實驗方法均為常規方法，所用材料、試劑等均可從化學公司購買。實施例中激光熔覆工藝中激光器型號為：JHM-1GXY-700B多功能激光加工機，購自于武漢楚天工業激光設備有限公司。

實施例1