热处理对Ni-Co-Mn-Sn薄带的相变和磁性能的影响

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Ni-Co-Mn-Sn磁性形状记忆合金因其具有大磁热效应成为制备磁制冷工质的一种候选材料。本文采用真空熔体快淬法制备名义成分为Ni38Co12Mn41Sn9(at.%)的磁性形状记忆合金薄带,通过SEM、XRD、DSC和VSM等方法,研究了薄带经不同热处理后的马氏体相变、磁性转变、显微组织和磁性能。  研究发现,制备态薄带为单一的马氏体组织。700℃退火及800℃/0.5 h退火后无第二相析出,薄带组织仍为马氏体。随热处理温度的升高及保温时间的延长,在800℃退火5 h、10 h及900℃退火的薄带中析出第二相即立方结构的γ相,与基体成分相比,第二相为富Co贫Sn相。  DSC分析表明不同热处理状态的薄带均呈现典型的热弹性马氏体相变过程,其中经700℃及900℃退火的薄带只发生一步马氏体相变和逆相变,而经过800℃退火的薄带发生两步马氏体相变和逆相变。对比制备态薄带,700℃和800℃退火略微提高马氏体相变温度,900℃退火则使相变温度明显降低,其原因可以归结于第二相的析出导致基体成分发生改变,而且第二相不参与马氏体相变。  制备态、700℃和800℃退火的薄带马氏体相变峰值温度在热循环初期(循环次数<3)逐渐升高,随后趋于稳定,而逆相变峰值温度经过一次热循环后出现明显的降低,然后随循环次数的增加基本保持不变。900℃退火的薄带,热循环对马氏体相变温度的影响规律与其它薄带相同,但逆相变温度不受热循环的影响。  形状记忆效应的测试结果显示,退火后的薄带都具有单程形状记忆效应。并且经900℃退火0.5小时的薄带形状回复率最高。  等温磁化曲线测试结果表明制备态薄带和700℃及800℃退火的薄带在较小的磁场(一般在7 kOe左右,最小如700℃退火10h仅需3 kOe)驱动下就能诱发马氏体逆相变,典型特征是逆相变温度区间的磁化曲线呈台阶状上升;经900℃退火的薄带则需要在相对较高的磁场(12 kOe)下才能诱发马氏体逆转变。  制备态薄带和700及800℃退火后薄带的磁熵变(△Sm)都出现在400K以上,表现出一种高温巨磁热效应。制备态薄带的最大△Sm是15.3 J/kg K,热处理后的薄带除了700℃退火0.5h的最大△Sm提高到16.0J/kg K以外,其余薄带最大的△Sm都比制备态要低。特别是有第二相存在的薄带磁熵变都不高,唯一例外的是900℃退火5 h的薄带,其最大△Sm达到了14.5J/kg K。
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