NiCoMnInGd磁性记忆合金的马氏体相变和性能研究.pdf

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1、学校代码：10264研究生学号：M150602717上海海洋大学硕士学位论文NiCoMnInGd磁性记忆合金的马氏体相变题目：和性能研究MartensiticTransformationandMagneticPropertiesofNi-Co-Mn-In-Gd英文题目：FerromagneticShapeMemoryAlloys专业：机械工程研究方向：海洋功能材料姓名：李凯烽指导教师：梁拥成高丽二O一八年四月五日上海海洋大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除

2、文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海海洋大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权上海海洋大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密

3、□学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日上海海洋大学硕士研究生论文上海海洋大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名工作单位职称备注主席委员委员委员委员委员委员秘书答辩地点答辩日期上海海洋大学硕士研究生论文NiCoMnInGd磁性记忆合金的马氏体相变和性能研究摘要本文采用稀土Gd替代In的方法成功制备NiCoMnInGd磁性多晶合金。本文采用了光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、示差扫描量热仪、物性测量系统及综合压缩试验等方式研究了Ni-Co-Mn-In-Gd合金的微观显微组织、晶体结构、马氏体相变行为、磁性能、力学性能及其影响因素，阐明了稀

4、土元素Gd对晶体结构、马氏体相变、磁性能和力学性能的影响规律及原因。由实验发现，稀土元素Gd的掺杂使Ni45Co5Mn35In15-xGdx（0≤x≤1.6）合金显微组织发生了变化。Ni45Co5Mn35In15-xGdx合金的显微组织由基体和富Gd相所组成。富Gd相主要沿晶界分布，在晶内的第二相则呈颗粒状分布。逐渐增大Gd掺杂量，富Gd相的体积分数则随之增大，晶粒尺寸相对逐渐减小，当Gd含量为1.6at%时，沿晶界分布的第二相相互连接成网状，局部出现第二相的富集，晶内颗粒状富Gd相数量稍有增多。由能谱分析可知，稀土Gd在基体中溶解度很低，形成富Gd相。研

5、究表明，在冷却和加热过程中，Ni45Co5Mn35In15-xGdx（0≤x≤1.6）合金发生了一步热弹性马氏体相变与逆相变。Ni45Co5Mn35In15-xGdx合金的马氏体相变温度随着稀土Gd掺杂量的增加先下降后升高。当x=0时，马氏体相变起始温度(Ms)确定为286K。当Gd含量达到0.8at.%时，马氏体转变温度首先降低，然后合金相变温度随着稀土Gd含量的增加而升高。当Gd含量达到1.6at.%时，合金马氏体相变起始温度高达394K。Ni45Co5Mn35In13.4Gd1.6合金的马氏体转变开始温度比Ni45Co5Mn35In15合金升高约10

6、8K，并且仍有增加的趋势。马氏体相变温度升高的关键原因是合金中富Gd相的形成导致基体中In含量的降低。不同的稀土掺杂量对Ni-Mn-In系列合金的马氏体类型会产生较大影响。x=0，0.8时，合金为10M和奥氏体两相共存；当稀土含量大于等于1at%时，合金均被标定为单斜结构的14M马氏体相。在Ni45Co5Mn35In14.2Gd0.8和Ni45Co5Mn35In14Gd1合金中观察到磁场诱发马氏体逆相变的现象。由压缩试验结果可知，掺杂适量的稀土元素Gd可以明显改善Ni-Co-Mn-In合金的力学性能。随着稀土Gd掺杂量的增加，当Gd含量为0.8at.%时，

7、合金压缩断裂应变值在达到最高，此时压缩断裂强度也达到最大值。但是继续掺杂稀土Gd则会降低合金应变和抗压强度。当稀土Gd掺杂量超过1.2at.%，合金的压缩应变II上海海洋大学硕士研究生论文和抗压强度随着Gd含量的增加而显著下降。掺杂稀土Gd可导致合金细晶强化，这就是Ni-Co-Mn-In合金强度增大的主要原因。从实验中可知，掺杂过量的Gd会导致应变降低，其主要原因在于过多的析出富稀土相导致稀土相局部的过度密集而使合金力学性能降低。磁性能测试表明，合金磁熵变值随磁场增大而不断提高。在5T磁场下，Ni45Co5Mn35In15-xGdx（x=0.8,1）合金的

8、磁熵变达到最大。Ni45Co5Mn35In14Gd1合金-1在32