[發明專利]一種磁場驅動形變的記憶合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201711381748.0
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108085564B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 巨佳;侯潤石;吳勇健;劉德榮
• 申請（專利權）人: 杭州凱爾達電焊機有限公司
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C22/00;C22C1/02;C22F1/16
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 姚旺波;王洪新

本發明提供一種磁場驅動形變的記憶合金及其制備方法，屬于形狀記憶合金領域，該合金具有室溫條件下外磁場控制產生形變的能力，是一種可在室溫條件下由外磁場變化驅動馬氏體孿晶界遷移以及逆遷移產生可恢復應變的一種磁控形狀記憶合金。該合金化學式為：Ni_xMn_yGa_zFe_j；其中，36≤x≤52，11≤y≤22，7≤z≤12，33≤j≤48，x+y+z+j=100，x、y、z、j表示摩爾百分比含量。本發明磁控形狀記憶合金與現有材料相比，其微觀組織中存在Fe?Ga金屬間化合物，使合金具有較寬的磁致應變溫度范圍，較大的磁致應變量以及良好的力學性能，可在室溫下使用的高精度驅動器和執行器等領域有重要應用。

技術領域

本發明屬于形狀記憶合金領域，具體涉及一種磁場驅動形變的記憶合金及其制備方法。

背景技術

形狀記憶合金是兼具“感知”和“驅動”兩個特點的新型智能材料。其“記憶”的原理為：外力變形后的合金，通過外界因素（溫度或磁場等）來恢復原來的形狀，產生形狀記憶效應。由于形狀記憶合金具有產生較大應力和應變的優點，在航空航天、醫療、機械、動力等領域受到廣泛應用。但是傳統形狀記憶合金通過溫度來驅動，形狀回復響應慢，響應頻率低，同時冷卻比加熱驅動往往更慢并伴隨著大量的熱損失。

磁控形狀記憶合金是一類新型形狀記憶材料，它不僅能隨溫度場的變化而變形，而且隨著外磁場的變化而產生一定的變形。磁控形狀記憶合金相較于傳統的磁致應變材料具有更加出色的塑形性能以及更加低廉的成本，并且具有溫度控制的形狀記憶效應的同時還具有磁場控制的形狀記憶效應，是一種極具研究價值和應用前景的材料之一。目前，研究最多的是Ni₂MnGa合金，但是該合金大都比較脆，相轉變溫度比較低，尤其是其極端的脆性導致合金無法加工成零件，不符合工程應用的要求，極大的阻礙了該類合金的推廣與應用。因此期望開發出一種具有較好的力學性能、室溫馬氏體相變溫度和較大的磁致應變能力的新型磁控形狀記憶合金來實現其工業推廣。

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明提供了一種磁場驅動形變的記憶合金，同時提供一種該記憶合金的制備方法。

為了實現上述發明目的，本發明的磁場驅動形變的記憶合金制備方法，包括以下步驟：

首先將摩爾百分比x%的Ni、y%的Mn、z%的Ga、j%的Fe置于坩堝中真空熔煉，其中，36≤x≤52，11≤y≤22，7≤z≤12，33≤j≤48，x+y+z+j=100，其熔煉條件為：a. 5×10^-3MPa到1×10^-3MPa的低真空狀態；b. 熔煉溫度為1400~1500℃；c. 熔煉過程采用磁攪拌；d. 熔煉時間為0.5~1.5小時；

然后將上述真空熔煉得到的合金錠進行磁場熱處理，處理條件為：溫度800~950℃；時間：4~8小時；；施加磁場強度：1×10⁵~1×10⁶A·m^-1；磁場上升速率為：1200~1500A·m^-1·s^-1；

隨后取出熱處理后的合金錠進行快速冷卻，冷卻速度范圍為：100~1000℃·s^-1；待冷卻至室溫取出即得到磁場驅動馬氏體重排的記憶合金。

進一步的，本發明的一種磁場驅動形變的記憶合金，由上述方法制備得到，化學式為：化學式為：Ni_xMn_yGa_zFe_j；其中，36≤x≤52，8≤y≤22，6≤z≤12，33≤j≤48，x+y+z+j=100，x、y、z、j表示摩爾百分比含量；合金的基體組織為孿晶馬氏體，其第二相中形成了Fe-Ga金屬間化合物。