Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金纖維的制備及應力驅動應變特性研究.pdf

1、本文采用紡絲法高效地制備出了連續(xù)性好、成分損失小的Ni-Mn-Ga鐵磁形狀記憶合金纖維，并對制備工藝參數(shù)進行了優(yōu)化。對制備態(tài)纖維在不同的條件下進行了熱處理和有序化處理，并分析熱處理工藝對纖維組織、成分、相變及磁性能的影響，優(yōu)化熱處理工藝。通過對制備態(tài)和熱處理態(tài)纖維超彈性和形狀記憶效應的研究，分析纖維在馬氏體和奧氏體狀態(tài)下的應力驅動應變特性，并討論熱處理和訓練處理對纖維應力驅動應變特性的影響。
　　通過改變紡絲法制備過程中加熱功率、

2、銅輪轉速、進料速度等工藝參數(shù)成功地制備出了連續(xù)性好、成分損失小的多種不同成分的Ni-Mn-Ga纖維。采用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)對不同纖維進行了形貌和組織觀察，采用振動磁強計(VSM)、差示掃描量熱法(DSC)、X射線衍射分析(XRD)、能譜分析(EDS)等各種手段分析不同制備狀態(tài)纖維成分、物相、相變溫度和磁性能。通過比較表明，采用優(yōu)化后的工藝參數(shù)當加熱功率為14-23kW連續(xù)變化、銅輪轉速為1400r

3、pm、進料速度為40～120μm/s時纖維具有更好的制備狀態(tài)。
　　對纖維進行了不同條件下的熱處理，利用OM、SEM、TEM、EDS、VSM、DSC、XRD等分析手段對不同熱處理條件下纖維組織形貌、成分、相變和磁性能等進行了分析。通過比較發(fā)現(xiàn)通過在725℃保溫2h、700℃保溫10h、500℃保溫20h對纖維進行化學有序化熱處理提高了纖維的馬氏體相變溫度和磁性能，對于晶粒長大熱處理來說，800℃保溫1h再進行化學有序化熱處理有比較

4、好的結果。
　　對不同制備狀態(tài)和熱處理狀態(tài)的纖維在動態(tài)機械分析儀(DMA)上進行拉伸狀態(tài)下的應力應變特性研究，結果在纖維中發(fā)現(xiàn)了形狀記憶效應和超彈性的存在。對于單程形狀記憶效應來說，制備態(tài)纖維由于晶粒細小及尺寸不均勻的原因、孿晶界可動距離小，沒有表現(xiàn)出孿晶界運動應力平臺現(xiàn)象；熱處理之后纖維有序化程度上升，晶粒長大，孿晶界可動性上升，出現(xiàn)孿晶界運動應力平臺。經(jīng)超彈性訓練后纖維單程形狀記憶效應恢復的門檻值上升。超彈性方面，熱處理之后纖

5、維較制備態(tài)具有更明顯的超彈性現(xiàn)象，產(chǎn)生超彈性的臨界應力也降低了；雙程形狀記憶訓練后，應力誘發(fā)馬氏體臨界應力下降。在雙程形狀記憶熱循環(huán)過程中，隨著外加應力增大，循環(huán)過程中相變溫度向高溫移動，相變過程應變先顯著增加，到臨界值后不再發(fā)生變化。超彈性訓練之后，熱循環(huán)過程中應變量顯著上升，是訓練減少孿晶變體數(shù)量，提高孿晶界可動性的結果。觀察拉伸斷裂后纖維斷口處形貌，發(fā)現(xiàn)纖維拉伸時一般變形在直徑小的區(qū)域，裂紋一般在胞狀晶晶界處萌生，失穩(wěn)擴展，最終在