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Ni-Mn基磁性形状记忆合金第二相的形成及其对相变和性能的影响

2021-03-22刘佩文许贤福佟运祥

材料工程 2021年3期
关键词:记忆合金

陈 枫,刘佩文,许贤福,田 兵,佟运祥,李 莉

(哈尔滨工程大学 材料科学与化学工程学院,哈尔滨 150001)

Ni-Mn基磁性形状记忆合金(magnetic shape memory alloys, MSMAs[1]),指以Ni和Mn为主要组成元素,以Ga,In,Sn,Sb,Al和Ti等为第三组元合成的兼具热弹性马氏体相变和磁性的形状记忆合金,是形状记忆合金家族的一个重要成员。这种合金在外加磁场驱动下会产生形状记忆效应,即磁性形状记忆效应(magnetic shape memory effect,MSME)。根据MSME产生机理,可以将Ni-Mn基磁性形状记忆合金简单分为两类:(1)以Ni-Mn-Ga为代表的铁磁性形状记忆合金(ferromagnetic shape memory alloys, FSMAs)[2],这类合金的磁性形状记忆效应只发生在马氏体状态,由于其马氏体是强磁性,外加磁场会诱发马氏体孪晶变体的再取向使样品产生变形[2-3],类似于传统形状记忆合金中应力诱发马氏体孪晶变体的再取向,去磁场后马氏体孪晶变体回到初始状态,产生形状回复;(2)以Ni-Mn-In为代表的变磁性形状记忆合金(metamagnetic shape memory alloys,MMSMAs)[4-5],这类合金的马氏体是弱磁性,而奥氏体是强磁性,两者的高饱和磁化强度差使得外加磁场大到足以诱发马氏体逆相变时就能使样品在马氏体状态下发生的变形得到恢复,其他还包括Ni-Mn-Z(Z=Sn,Al,Sb)和以这四种合金为母合金再加入其他元素形成的体系。

2006年,日本学者Kainuma等[4]报道了在含Co的Ni45Co5Mn36.6In13.4中磁诱发马氏体逆相变现象,并将其命名为MMSMAs,这是因为该类合金在磁场作用下于逆相变区间特定温度时会发生变磁性现象,即磁场达到临界值后,合金由弱磁性的马氏体逐步转变为强磁性的奥氏体,反映在磁化曲线上是一种磁性的跳跃行为即变磁性行为(metamagnetic behavior[4])。……

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