coniga铁磁形状记忆合金的相平衡及其定向生长

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1、上海交通大学硕士学位论文Co-Ni-Ga铁磁形状记忆合金的相平衡及其定向生长摘要Co-Ni-Ga合金是近年来新发现的一类铁磁形状记忆合金，因其良好的韧性和优越的双程形状记忆效应而备受瞩目。目前的研究，主要集中于马氏体相变和磁性能方面，对相平衡特别是对于第二相的存在范围、形态及其对合金整体性能的影响仍知之甚少。本文系统研究了宽成分范围Co-Ni-Ga合金的高温平衡相组织和低温时效组织，在此基础上研究第二相对合金马氏体相变、力学性能和形状记忆效应的影响。此外，利用液态金属冷却定向凝固技术制备择优取向的Co-Ni-Ga合金，研究了晶体生长过程中的择优取

2、向和组织变化。成分变化对Co-Ni-Ga合金的铸态组织和热处理组织均有显著影响，γ相随Ga含量的升高而减少，而相图中远离Co端合金在1073K淬火或573K时效后能够析出有序γ'相。受固相扩散和基体错配度等因素影响，γ'相在不同成分的Co-Ni-Ga合金中呈现三种析出形态，即棒状层片、针状和立方块状。Co-Ni-Ga系合金等温截面相图的平衡相分布及相区随温度变化的规律类似于Ni-Al基合金相图。利用所得相图相界，并结合等电子浓度线，得到了一个对Co-Ni-Ga合金系成分设计指导价值的“室温铁磁性单相马氏体”成分范围。随热处理保温时间的延长，γ相析

3、出增多，导致Co44Ni26Ga30合金的马氏体相变温度显著降低。γ相的引入显著改善了Co-Ni-Ga合金的韧性，但损害了合金的形状记忆效应。通过适当的热机械训练可以减少Co44Ni26Ga30合金的压缩残余应变，大幅提高合金的形状记忆回复能力，最大形状回复率高达93%。摘要采用液态金属冷却定向凝固方法,在温度梯度为250K/cm，晶体生长速度为0.9mm/min时，成功制备出具有完全<110>取向且存在单变体马氏体的Co44Ni26Ga30取向晶体；当生长速度提高至9mm/min后，合金试样为<111>＋<001>＋<110>混合取向。EDS结

4、果表明，定向晶体在稳定生长区轴向成分比较均匀，无明显宏观偏析存在。采用此方法能够获得比较长的稳定的马氏体单变体区，这为制备铁磁形状记忆合金取向多晶材料提供了新思路。关键词：Co-Ni-Ga，铁磁形状记忆合金，相平衡，第二相，定向生长III上海交通大学硕士学位论文PHASEEQUILIBRIAANDDIRECTIONALCRYSTALGROWTHOFCo-Ni-GaFERROMAGNETICSHAPEMEMORYALLOYSABSTRACTAsanewlydevelopedferromagneticshapememoryalloy,Co-Ni-Ga

5、alloyhasgoodductilityandprefecttwo-wayshapememoryeffect.Presently,theresearchersconcentratedonstudyingthemartensitictransformationandmagnetic-inducedstrainofthealloy.However,thephaseequilibria,especiallytheexistencerangeofγphaseanditsoveralleffectonthepropertiesofthealloyares

6、tillunknown.Inthispaper,themicrostructuresofwidecompositionrangeofCo-Ni-Gaalloyswereinvestigated.Basedontheisothermaldiagramsat1423K,theeffectofγphaseonthemartensitictransformation,mechanicalpropertiesandshapememoryeffectwerestudied.Inaddition,directionallysolidifiedCo-Ni-Gaa

7、lloyswithpreferredorientationwerepreparedbyliquidmetalcoolingmethodandthepreferredorientationandmicrostructuralevolutionwerealsodiscussed.Theeffectofcompositiononthemicrostructureofas-castandheat-treatedCo-Ni-Gaalloyswassignificant.Thevolumefractionofγphasedecreasedgraduallyw

8、ithincreasingGacontent.Theorderedγ'phaseprecipitatedinthealloyswithc