Ni-Mn-Ga-Gd高溫記憶合金的馬氏體相變與力學(xué)行為.pdf

1、Ni-Mn-Ga高溫形狀記憶合金因其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性而備受關(guān)注，但該合金的脆性制約了其發(fā)展和應(yīng)用。論文采用稀土Gd摻雜細(xì)化Ni-Mn-Ga合金晶粒，提高塑性并改善形狀記憶效應(yīng)。
　　本文采用金相顯微分析、掃描電鏡觀察、示差掃描量熱分析、X射線衍射分析、透射電子顯微分析和室溫壓縮試驗(yàn)等方法系統(tǒng)研究了Gd和Ni含量對Ni-Mn-Ga-Gd合金的微觀組織結(jié)構(gòu)、馬氏體相變、力學(xué)行為和形狀記憶效應(yīng)的影響規(guī)律及機(jī)制。
　　研究發(fā)現(xiàn)，Gd和

2、Ni含量對Ni-Mn-Ga合金顯微組織有明顯影響。當(dāng)Gd含量不超過0.1at.％時，Ni54Mn25Ga21-xGdx合金顯微組織為單相T型馬氏體；當(dāng)Gd含量超過0.1at.%時，出現(xiàn)六方 Gd(Ni,Mn)4Ga硬脆相。Ni含量不超過57at.%時，Ni53+yMn25Ga21.9-yGd0.1合金顯微組織為單相T型馬氏體；Ni含量超過57at.%時，出現(xiàn)面心立方γ相。
　　Gd含量對Ni54Mn25Ga21-xGdx合金的馬氏

3、體相變溫度影響較小，而Ni含量對Ni53+yMn25Ga21.9-yGd0.1合金馬氏體相變溫度影響較大，Ni含量增加，相變溫度快速升高，Ni含量超過57at.%時，相變溫度趨于穩(wěn)定。Ni54Mn25Ga20.9Gd0.1合金的熱穩(wěn)定性良好，經(jīng)過2000次熱循環(huán)后馬氏體相變溫度無明顯變化。
　　Ni54Mn25Ga20.9Gd0.1合金的室溫組織為單相T型馬氏體，壓縮變形過程中發(fā)生T→7M轉(zhuǎn)變，壓縮變形量增加，7M馬氏體增多，T型

4、馬氏體減少。壓縮變形超過8%時，顯微組織只觀察到7M馬氏體。壓縮變形形成的7M馬氏體加熱逆轉(zhuǎn)變?yōu)槟赶嗪?，再次冷卻時僅形成T型馬氏體，其形態(tài)和亞結(jié)構(gòu)與未變形合金相同。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，Gd摻雜細(xì)化了Ni-Mn-Ga合金晶粒，提高了塑性。Gd含量增加，Ni54Mn25Ga21-xGdx合金的壓縮斷裂應(yīng)變先增大，當(dāng)Gd含量為0.1at.%時達(dá)到最大值24.6%。隨著Gd含量進(jìn)一步增加，由于Gd(Ni,Mn)4Ga硬脆相的出現(xiàn)，壓縮斷裂

5、應(yīng)變減小
　　Gd摻雜提高了Ni-Mn-Ga合金的單程形狀記憶效應(yīng)。Ni54Mn25Ga21-xGdx合金的可逆應(yīng)變隨Gd含量的增加而增大，Gd含量0.1at.%時達(dá)最大值，Gd含量繼續(xù)增加導(dǎo)致可逆應(yīng)變下降。Ni54Mn25Ga20.9Gd0.1合金預(yù)壓縮10%加熱后可完全回復(fù)，可逆應(yīng)變達(dá)7.5%。Ni54Mn25Ga21-xGdx合金壓縮變形后呈現(xiàn)雙程記憶效應(yīng)，隨著Gd含量的增加，雙程記憶效應(yīng)先增大后減小，Gd含量為0.3at.