新型高温磁性形状记忆合金及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型高温磁性形状记忆合金及其制备方法，具体是指新型高温磁性形状记忆合金及其制备方法。按比例取Ga、Mn、Ni和Ga、Mn、Ni和Co，还包括Mn元素和Ga元素，并且按照本发明提供的方法进行混合制造。本发明提供的合金的马氏体相变峰值温度分别为816℃和470℃，比现有单相高温Ni-Mn-Ga合金高出445℃和300℃；本合金的居里温度为255℃，与现有Ni-Mn-Ga合金相比，高出170℃。
【专利说明】新型高温磁性形状记忆合金及其制备方法
[0001]【技术领域】本发明涉及一种新型高温磁性形状记忆合金及其制备方法，具体是指新型高温磁性形状记忆合金及其制备方法。
[0002]【背景技术】磁控形状记忆合金兼具磁致伸缩材料响应频率快以及温控形状记忆合金输出应变大的优点，是一种具有极大发展前景的智能材料；目前已发现的磁性形状记忆材料主要包括:NiMnGa，NiFeGa，FePd，FePt,Ni2MnAl,CoNiGa、CoNiAl 以及 NiMnX (X=In，Sn，Sb)系合金等；目前磁性形状记忆合金在磁场作用下产生大磁感生应变的主要机制为磁场作用下马氏体孪晶变体的再取向。因此，要将磁性记忆合金应用在高温领域，必须满足该材料在高温下处于马氏体状态(Ms>100° C)，同时要求马氏体具有铁磁性。但是，目前未发现同时满足即具有高温的马氏体相变又具有高的磁转变温度的合金；近期我们制备出Ga42.5Mn29Ni28.5合金，其马氏体相变峰值温度高达816° C，这是在NiMnGa合金中从未导报过的，但是合金的居里温度较低，不适合作为高温磁记忆合金的，经过我们长时间的摸索，发现采用Co取代Ga-Mn-Ni合金中的Ni，合金的马氏体相变温度降低到470° C(仍然高于NiMnGa单相合金的马氏体相变温度)，同时合金的居里温度确上升到255° C，可成为记忆合金应用和发展的一种新材料。由于高温形状记忆合金在国民经济的各行各业得到广泛应用，因此高温形状记忆合金Ga4I5Mn29Ni2I5Co1的研制将对材料的应用和的拓展开辟一条新的道路。 [0003]
【发明内容】
鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种新型高温磁性形状记忆合金及其制备方法。
[0004]为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案是:新型高温磁性形状记忆合金Ga42.5Mn29Ni28.5_xCox，按照摩尔份数比取 42.5 份的 Ga、29 份的 Mn、28.5Ν? 和 42.5 份的 Ga、29份的Mn、27.5Ni和1份Co，还包括3%-5%的Mn元素、1.5%-3%Ga元素。
[0005]新型高温磁性形状记忆合金Ga42.5Mn29Ni28.5_xCox的制备方法，具体步骤为:
O按照摩尔份数比取42.5份的Ga、29份的Mn、28.5份Ni和42.5份的Ga、29份的Mn,27.5份Ni和1份Co，放入真空非自耗电极电弧炉中，同时由于Mn元素的饱和蒸汽压较低，Ga的熔点较低，为了避免合金出现偏析现象，在配料的过程补充3%-5%的Mn元素、1.5%-3%Ga元素，放置顺序从上到下依次为N1、Co、Ga、Mn、Ni ；
2)在惰性气体保护、140(Tl700°C的条件下电弧熔炼8-14分钟；
3)用丙酮清洗熔炼后的金属块体；
4)放入真空度为KT1Pa Pa的石英管中在600°C的条件下保温48小时后再降温到400°C保温24小时；
5)淬入水中，得到新型高温磁性形状记忆合金Ga425Mn29Ni28 5 Ga4I5Mn29Ni2L5Colt5
[0006]所述惰性气体为氩气。
[0007]新型高温磁性形状记忆合金的有益效果是:本发明制备的Ga42.5Mn29Ni28.5和Ga42.5Mn29Ni27.5C0l合金的马氏体相变峰值温度分别为816 °C和470°C，比现有单相高温N1-Mn-Ga合金高出445°C和300°C ;本合金的居里温度为255°C，与现有N1-Mn-Ga合金相比，高出170。。。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是实施例2制备的Ga42.5Mn29Ni28.5C0l合金的DSC曲线图；
图2是实施例2制备的Ga42.5Mn29Ni27.5C0l合金的DSC曲线图；
图3是实施例3制备的Ga42.5Mn29Ni28.5C0l合金的直流磁化曲线图；
图4是实施例3制备的Ga42.5Mn29Ni27.5C0l合金的直流磁化曲线图。
[0009]附图标记如下:1、Ga42.5Mn29Ni28.5C0l合金加热 DSC 曲线，2、Ga42.5Mn29Ni28.5C0l 合金冷却 DSC 曲线，3、Ga42.5Mn29Ni27.5C0l 合金加热 DSC 曲线，4、Ga42.5Mn29Ni27.5C0l 合金冷却 DSC 曲线。
【具体实施方式】 [0010]新型高温磁性形状记忆合金Ga42.5Mn29Ni28.5_xCox:按照摩尔份数比取42.5份的Ga、29份的Mn,28.5Ni和42.5份的Ga,29份的Mn,27.5Ni和1份Co，还包括3%-5%的Mn元素、1.5%—3%Ga 兀素。
[0011]实施例1
新型高温磁性形状记忆合金Ga42.5Mn29Ni28.5_xCox的制备方法:1)按照摩尔份数比取42.5份的Ga,29份的Mn,28.5份Ni和42.5份的Ga,29份的Mn,27.5份Ni和1份Co,放入真空非自耗电极电弧炉中，同时由于Mn元素的饱和蒸汽压较低，Ga的熔点较低，为了避免合金出现偏析现象，在配料的过程补充3%-5%的Mn元素、1.5%-3%Ga元素，放置顺序从上到下依次为N1、Co、Ga、Mn、Ni ；
2)在惰性气体氩气保护、140(Tl700°C的条件下电弧熔炼8-10分钟；
3)用丙酮清洗熔炼后的金属块体；
4)放入真空度为KT1Pa Pa的石英管中在600°C的条件下保温48小时后再降温到400°C保温24小时；
5)淬入水中，得到新型高温磁性形状记忆合金Ga425Mn29Ni28 5 Ga4I5Mn29Ni2L5Colt5
[0012]实施例2
O按照摩尔份数比取42.5份的Ga、29份的Mn、28.5份Ni和42.5份的Ga、29份的Mn,27.5份Ni和1份Co，放入真空非自耗电极电弧炉中，同时由于Mn元素的饱和蒸汽压较低，Ga的熔点较低，为了避免合金出现偏析现象，在配料的过程补充3%-5%的Mn元素、
1.5%-3%Ga元素，放置顺序从上到下依次为N1、Co、Ga、Mn、Ni ；
2)在惰性气体氩气保护、145(Tl650°C的条件下电弧熔炼12~14分钟；
3)用丙酮清洗熔炼后的金属块体；
4)放入真空度为KT1Pa Pa的石英管中在600°C的条件下保温48小时后再降温到400°C保温24小时；
5)淬入水中，得到新型高温磁性形状记忆合金Ga425Mn29Ni28 5 Ga4I5Mn29Ni2L5Colt5
[0013]将本实施方式制备的Ga42.5Mn29Ni28.5和Ga42.5Mn29Ni27.5C0l合金在升温速度为IOK/min的条件下测得加热DSC曲线，在降温速度ΙΟΚ/min的条件下测得冷却DSC曲线，结果如图1和2所示；通过图中的DSC曲线可以看出在本实施方式制备的Ga42.5Mn29Ni28.5和Ga42.5Mn29Ni27.5C0l合金在加热和冷却的DSC曲线上都只有一个吸热和放热峰，说明Ga42.5Mn29Ni28.5和Ga42.5Mn29Ni27.5C0l合金具有同N1-Mn-Ga三元合金一样的热弹性马氏体相变特征。
[0014]实施例3
O按照摩尔份数比取42.5份的Ga、29份的Mn、28.5份Ni和42.5份的Ga、29份的Mn,27.5份Ni和1份Co，放入真空非自耗电极电弧炉中，同时由于Mn元素的饱和蒸汽压较低，Ga的熔点较低，为了避免合金出现偏析现象，在配料的过程补充3%-5%的Mn元素、
1.5%-3%Ga元素，放置顺序从上到下依次为N1、Co、Ga、Mn、Ni ；
2)在惰性气体氩气保护、1600°C的条件下电弧熔炼12分钟；
3)用丙酮清洗熔炼后的金属块体；
4)放入真空度为KT1Pa Pa的石英管中在600°C的条件下保温48小时后再降温到400°C保温24小时；
5)淬入水中，得到新型高温磁性形状记忆合金Ga425Mn29Ni28 5 Ga4I5Mn29Ni2L5Colt5
[0015]对本实施例制备的Ga42.5Mn29Ni28.5和Ga4I5Mn29Ni27^Co1合金进行居里温度的测试，测试结果如图3和4所示，居里温`度分别为53°C和255°C。
【权利要求】
1.新型高温磁性形状记忆合金，其特征在于，其组分比例为:按照摩尔份数比取42.5份的Ga,29份的Mn,28.5Ni和42.5份的Ga,29份的Mn,27.5Ni和1份Co，还包括3%-5%的Mn 元素、1.5%-3%Ga 元素。
2.根据权利要求1所述的新型高温磁性形状记忆合金，其特征在于，它的制备方法，具体步骤为: O按照摩尔份数比取42.5份的Ga、29份的Mn、28.5份Ni和42.5份的Ga、29份的Mn、27.5份Ni和1份Co，放入真空非自耗电极电弧炉中，同时由于Mn元素的饱和蒸汽压较低，Ga的熔点较低，为了避免合金出现偏析现象，在配料的过程补充3%-5%的Mn元素、.1.5%-3%Ga元素，放置顺序从上到下依次为N1、Co、Ga、Mn、Ni ； 2)在惰性气体保护、140(Tl700°C的条件下电弧熔炼8-14分钟，惰性气体为氩气； 3)用丙酮清洗熔炼后的金属块体； 4)放入真空度为KT1Pa Pa的石英管中在600°C的条件下保温48小时后再降温到400°C保温24小时； 5)淬入水中，得到新型高温磁性形状记忆合金。
【文档编号】C22C30/00GK103741003SQ201410006019
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】董桂馥 申请人:大连大学