论文部分内容阅读
本文将Hf元素掺杂到NiMnGa磁性形状记忆合金中,采用高真空电弧熔炼的方法制备NiMnGaHf合金,探究Hf含量和热处理工艺对NiMnGaHf合金组织结构、相变性能和力学性能的影响。另外,在合金中掺杂Hf元素的同时又添加了Nb元素(或Y元素),系统地研究了NiMnGaHfNb合金和NiMnGaHfY合金在不同热处理工艺下的组织结构、相变性能和力学性能。利用机械球磨法制备NiMnGaHf、NiMnGaHfNb、NiMnGaHfY合金颗粒,研究了不同球磨时间和退火后颗粒的组织结构和相变性能。研究结果表明,室温下铸态NiMnGaHf合金由奥氏体相基体和密排六方结构第二相组成,第二相的体积分数随着Hf含量增加而增加,当Hf含量为6at.%时,基体相与第二相交替分布,当Hf含量为9at.%时,第二相呈柱状分布;在加热和冷却过程中,NiMnGaHf合金均发生一步马氏体相变,随着Hf含量的增加,NiMnGaHf合金的马氏体相变温度逐渐降低,合金的居里温度未发生明显变化固溶处理后,NiMnGaHf合金仍旧由奥氏体相基体和密排六方第二相组成,固溶态合金的马氏体相变温度低于铸态合金,与铸态合金相比固溶态合金的居里温度未发生变化。与原NiMnGa合金相比,Hf元素的加入提高了合金的断裂强度,随着Hf含量的增加,合金的断裂强度先降低后增加,当Hf含量为1at.%和6at.%时,合金的最高断裂强度为350MPa。时效处理后,NiMnGaHf合金的相组成未发生变化,时效态合金的马氏体相变温度均高于固溶态,且600℃时效态合金相变温度高于400℃时效态合金,时效处理后,合金的居里温度仍未发生明显变化。Nb(Y)元素加入后,与Hf1合金相似,铸态Nb1和Y1合金中第二相在基体中断续分布,由奥氏体相和密排六方第二相组成。相比于Hf1合金,Nb1和Y1合金的马氏体相变温度降低。固溶后,Nb1合金中第二相消失,Y1合金中第二相含量减少,Nb1和Y1合金的马氏体相变温度降低。与Hf1合金相比,Nb1和Y1合金的断裂强度降低,断裂方式仍然为脆性断裂。时效处理后,Nb1和Y1合金的马氏体相变温度有小幅度增加且600℃时效态合金相变温度高于400℃时效态合金。时效处理后合金的居里温度未发生明显变化。颗粒的显微组织、相组成和相变行为测试结果表明,球磨后合金基体的有序化结构被破坏,导致马氏体相变消失。室温下,NiMnGaHf、NiMnGaHfY和NiMnGaHfNb球磨合金颗粒在室温下主要由无序立方结构基体相和第二相组成。800℃退火1h后,合金基体的结构从无序转变为有序,马氏体相变得到恢复,颗粒的马氏体相变温度高于原合金块材,居里温度没有明显变化。