[發明專利]一種高溫、高強度Ni-Mn-Ga-Nb記憶合金的制備方法

有效

• 申請號: 201710471163.1
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107130142B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 董桂馥;張倩倩;王興安
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C1/02;C22F1/10
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 祝詩洋

本發明涉及一種高溫、高強度Ni?Mn?Ga?Nb記憶合金的制備方法，該方法為按照原子百分比取Ni、Mn、Ga、Nb放入真空中頻感應熔煉爐中熔煉，控制熔煉功率不要高于500Kw，將得到試樣，冷卻、切割、拋光去除表面雜質，清洗后封入石英管，在900℃的條件下保溫5小時，再淬入冰水中得到高溫高塑性形狀記憶合金。本發明制備的高溫、高強度Ni?Mn?Ga?Nb記憶合金其斷裂強度和斷裂應變隨著Nb元素含量的增加呈現先增加后減少的趨勢，最高達5441MPa，最高斷裂應變為20.6％，這是在Ni?Mn?Ga合金中從未導報過的，這可成為記憶合金應用和發展的一種新材料。

技術領域

本發明涉及一種高強度Ni-Mn-Ga-Nb記憶合金制備方法。

背景技術

Ni-Mn-Ga形狀記憶合金是一類新型智能鐵磁性形狀記憶材料，兼有熱彈性馬氏體相變和鐵磁性轉變，不但具有傳統形狀記憶合金受溫度場控制的形狀記憶效應，而且還可在磁場作用下產生形狀記憶效應。其磁控形狀記憶效應的響應頻率接近壓電陶瓷，輸出應變接近傳統的溫控形狀記憶合金，是一種極具工程應用前景的智能材料。因其獨特的特點使其在驅動器和傳感器方面也得以廣泛應用。

但是，Ni-Mn-Ga塊體材料尚存在脆性大、強度低和恢復力小等缺點，極大地限制了該材料的工程應用及其發展。這些成為磁驅動記憶合金應用和發展的主要瓶頸。所以如何提高合金的強度，降低脆性，改善合金機械性能，獲得大的磁熵變和巨磁阻效應，已成為記憶合金應用和發展的主要研究方向。

發明內容

為彌補現有技術的不足，本發明提供一種高溫、高強度Ni-Mn-Ga-Nb記憶合金制備方法。

發明人利用真空中頻感應熔煉爐制備出的高強度Ni_54-xMn₂₅Ga₂₁Nb_x合金，其斷裂強度和斷裂應變隨著Nb元素含量的增加呈現先增加后減少的趨勢，最高達5441MPa，最高斷裂應變為20.6％，這是在Ni-Mn-Ga合金中從未導報過的，這可成為記憶合金應用和發展的一種新材料。因此該形狀記憶合金Ni_54-xMn₂₅Ga₂₁Nb_x的研制將對材料的應用和拓展開辟新的思路。

本發明的形狀記憶合金按如下方法進行制備：

(1)按照原子百分比取52-54份Ni、25份Mn、21份Ga和0.1-2份Nb放入真空中頻感應熔煉爐中，按照以下順序依次放置原料：首先放置Nb，隨后放置Ni，最后放入Ga，由于Mn元素的高揮發性，加料時先將Mn放在真空中頻感應熔煉爐合金加料裝置中備用，關閉側爐門；

(2)熔煉前，抽真空到10×10^-3-3×10^-3Pa，再充入惰氣至1-0.2Pa，開始熔煉，控制熔煉功率350-500Kw，由于中頻感應自身的熔煉原理，融化后的金屬液體就會在電磁場的作用下流動攪拌，當被融化的金屬液體Ni、Ga、Nb被充分混勻后最后加入Mn，3-5min后將合金液體倒入模具中，得到試樣，待其冷卻取出；

(3)將試樣經線切割和機械拋光去除表面雜質，清洗后封入真空度為10^-2-10^-1Pa的石英管中，在1000℃的條件下保溫5小時，再淬入冰水中；即得到高溫高塑性形狀記憶合金。

進一步的，所述步驟(2)中惰氣為高純氬氣。

進一步的，所述步驟(3)中采用丙酮清洗試樣。

進一步的，所述抽真空使用設備可以是機械泵或羅茨泵。