铁磁形状记忆合金Mn-Ni-Ga相结构及相转变行为的研究

【摘要】铁磁形状记忆合金作为一种新型磁性功能材料,具有磁形状记忆效应、可恢复大应变、高响应频率、大磁电阻、霍尔效应、巨磁热效应等丰富的物理行为,引起了人们的广泛关注。在Ni2MnGa合金的基础上开发出了一种新的铁磁形状记忆合金Mn2NiGa。目前对这类合金的电子显微学分析,尤其是透射电子显微分析方面的研究较少,这严重制约了这类合金的发展。本论文采用扫描电子显微镜分析、X射线衍射分析、透射电子显微分析以及高分辨透射电子显微分析等方法研究了Mn-Ni-Ga铁磁形状记忆合金的微观组织结构及合金的相转变行为。采用微调合金成分的方式,稍微增加Mn元素的含量,研究了正分配比及偏离正分的Mn2+xNiGa合金(x=0,0.02,0.06)的微观组织结构。研究发现,组分为Mn2NiGa、Mn2.02NiGa、Mn2.06NiGa三种合金在室温下母相均以Hg2CuTi型结构的奥氏体相为主。正分Mn2NiGa与Mn2.o2NiGa合金基体中存在许多块状的Ni2In型六角结构的MnNiGa相,而且它们之间存在[001]A//[0111]H,(040)A//(2202)H;[110]A//[2110]H,(220)A//(0112)H两种取向关系。Mn含量的增加,引起合金相变点升高,抑制了MnNiGa相的析出。在Mn2.o2NiGa合金的局部区域存在具有孪晶取向关系的无调制马氏体相,Mn2.o6NiGa合金中不存在贫Mn相,基体中大部分区域呈现出无调制马氏体相。在这三种合金基体局部区域都存在晶格畸变,部分区域形成了类似应变玻璃的纳米微畴。通过原子替换制备偏离正分的Mn50+xNi25-xGa25(x=-3,0,3,5)合金,研究成分调整对合金组织结构的影响规律。发现Mn47Ni28Ga25合金的母相在室温下为奥氏体,随着Mn原子增加,Ni原子减少时,合金的电子浓度降低,晶胞体积增加,合金相变点升高,合金中层状马氏体组织逐渐增多,均为无调制结构马氏体相。室温基体为奥氏体的Mn2.o4NiGa合金进行低温时效处理,研究合金的微观组织结构以及相转变行为。发现Mn2.o4NiGa合金经过低温时效处理后,合金相变点升高,发生马氏体相变。423K/72h时效态合金基体由奥氏体基本上全部转变为无调制马氏体；523K/72h与623K/72h时效态合金发生部分马氏体相变,合金中奥氏体与新生马氏体之间存在(001)A//(001)M的Bain取向关系。合金经523K/72h与623K/72h时效处理后,在奥氏体基体中都有纳米尺寸MnNiGa析出,MnNiGa随时效温度的升高而长大,MnNiGa的析出阻碍马氏体的形成,也导致合金基体相对富Mn,从而产生富Mn的马氏体。在经过623K/72h时效处理后的合金中部分区域发现了16M调制结构马氏体相,这也是首次采用透射电子显微分析在Mn-Ni-Ga合金体系观察到该类型的调制马氏体相。
【作者】马晓东；
【导师】杜志伟；
【作者基本信息】北京有色金属研究总院，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】Mn2NiGa合金；铁磁形状记忆合金；微观组织结构；马氏体；透射电子显微分析；

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