[發明專利]一種低啟動閥值的磁性記憶合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201810931829.1
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN110819871A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 巨佳;劉壯;康彥;李玉平;張思斌;許永祥;張慧;李華冠;巴志新;呂學鵬
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02;C22F1/00;C21D1/04;C21D1/773
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本發明提供一種低啟動閥值的磁性記憶合金及其制備方法，該合金與現有材料相比具備優良的力學性能和磁致應變低啟動閥值這兩方面的優點。該合金化學式為：Co_xAl_yNi_zPr_j；其中，32.8≤x≤39.7，32.5≤y≤37.6，28.3≤z≤32.4，0.6≤j≤1.2，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，在合金的基體相中形成了共格超細彌散分布的Co₁₉Pr₅金屬間化合物，使合金兼具良好的力學性能和磁性性能的特征，促使合金能夠實現兼具優良力學性能和低啟動閥值的特點，大大的拓寬了該類合金的工業應用范圍。

技術領域

本發明屬于形狀記憶合金領域，具體涉及一種低啟動閥值的磁性記憶合金及其制備方法。

背景技術

鐵磁形狀記憶合金是在上個世紀90年代發展起來的一類新型形狀記憶合金。這種新型合金同時具備了熱彈性馬氏體相變和鐵磁性轉變，而且其形狀記憶效應能在磁場控制下進行，其磁致應變不會受到合金導熱性和散熱條件影響。相比于傳統溫度控制形狀記憶合金，鐵磁形狀記憶合金具有應變大、響應頻率高的優點。因此，鐵磁形狀記憶合金有很大潛力成為下一代智能材料的首選，在機械工程、自旋電子器件、智能傳感器等高新技術領域有著廣泛應用。

目前，國內外對鐵磁形狀記憶合金的實驗和理論研究還在不斷發展.在磁性形狀記憶合金中，孿晶界的形成是高溫下高對稱的奧氏體向低溫低對稱性的馬氏體發生無擴散型馬氏體相變所產生的。由于該類合金馬氏體相具有很強的磁各向異性，馬氏體相的磁矩沿著易磁化軸的方向排列，越過孿晶界時，磁化強度的方向發生改變。在無磁場時，馬氏體變體中磁化強度方向沿著易磁化軸方向排列以降低靜磁能。在加外磁場后，馬氏體變體的磁化強度方向將趨向于外磁場方向以降低塞曼能。如果磁各向異性較弱，則磁化強度會轉向外磁場方向，產生磁致伸縮。然而，由于現有的鐵磁性形狀記憶合金在外磁場下的磁致應變啟動閥值較高，導致由這類合金制備出的傳感器或電子器件必須在較強磁場干預下才能發生明顯的磁致應變，嚴重的增加了該類電子器件的使用條件和要求，因此期望開發出一種具有較好的力學性能、磁致應變大和應變啟動閥值低的新型磁控形狀記憶合金來加速其工業應用和推廣。

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明提供了一種低啟動閥值的磁性記憶合金，同時提供一種低啟動閥值的磁性記憶合金的制備方法。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案為：一種低啟動閥值的磁性記憶合金，其特征在于：以摩爾百分比計，其原料及配比如下：

本發明還公開了一種低啟動閥值的磁性記憶合金的制備工藝，其特征在于，具體步驟如下：

S1.配料：按上述比例配料秤重；

S2.熔煉：將配好的原料置于坩堝中進行真空熔煉，其熔煉條件為：a.1×10^-3～5×10^-3MPa的低真空狀態；b.熔煉溫度為1600～1700℃；c.熔煉過程采用磁攪拌；d.熔煉時間按照公式t＝K×(M^-1/2)來獲得，式中元素系數K為5～9s·g^-1/2，M為所熔煉合金的質量，單位為g；t為熔煉時間，單位為s；

S3.磁場熱處理：將上述真空熔煉得到的合金錠進行真空磁場熱處理，處理條件為：溫度660～750℃；時間：10～15小時；真空度：1×10^-3～5×10^-3MPa；施加磁場強度：1×10⁶～6×10⁷A·m^-1；磁場上升速率為：800A·m^-1·s^-1；