時效Ni-Mn-Ga-Ti合金的相變和力學(xué)行為.pdf

1、本文采用掃描電鏡觀察、透射電子顯微分析、X射線衍射分析、示差掃描熱分析、交流磁化率測試、室溫壓縮試驗及磁感生應(yīng)變測量等方法系統(tǒng)研究了 Ni53Mn23.5Ga23.5-xTix(x=0,0.5,2,3.5,5,8)合金時效析出行為、相變行為、力學(xué)行為和磁學(xué)特性，闡明了時效過程中組織演化規(guī)律及其對馬氏體相變溫度、力學(xué)性能和磁感生應(yīng)變的影響規(guī)律，揭示了時效改善合金力學(xué)性能的微觀機(jī)制。
　　研究表明，固溶處理的Ni-Mn-Ga-Ti合金

2、室溫為四方結(jié)構(gòu)5M馬氏體。在773K-1173K范圍內(nèi)時效，基體中彌散析出六方結(jié)構(gòu)的Ni3(Ti,Mn,Ga)相。
　　Ni-Mn-Ga-Ti合金在加熱和冷卻過程中發(fā)生一步熱彈性馬氏體相變，隨Ti含量的增加，相變溫度升高。時效處理對合金的相變溫度有顯著影響。當(dāng)時效時間為3h時，相變溫度隨時效溫度的升高先降后升，在973K時達(dá)到最小值；當(dāng)時效溫度為873K時，相變溫度隨時效時間的延長而降低。這是因為富Ni的Ni3(Ti,Mn,Ga)

3、相的析出，改變了基體中Ni含量所致。
　　試驗結(jié)果表明，隨 Ti含量增加，合金的斷裂強(qiáng)度及斷裂應(yīng)變先增后降，在 Ti含量為5at.％時達(dá)到最大值。合適的時效處理顯著改善Ni53Mn23.5Ga23.5-xTix合金的力學(xué)性能。在823K-1173K溫度區(qū)間3h時效時，合金的斷裂強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變均隨時效溫度的升高先增加后降低。在873K時效時，Ni-Mn-Ga-Ti合金的斷裂強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變均隨時效時間的延長而降低，經(jīng)873K/0.5h

4、時效后，斷裂應(yīng)變達(dá)到最大值11.9%，比 Ni-Mn-Ga合金高1倍以上。經(jīng)873K/3h恒應(yīng)變約束時效處理 Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金的斷裂強(qiáng)度高達(dá)1403MPa。
　　時效改變了合金的斷裂方式，固溶Ni-Mn-Ga-Ti合金的斷口形貌呈現(xiàn)脆性沿晶斷裂特征；隨時效溫度的升高或時間的延長，斷裂方式逐漸轉(zhuǎn)變成穿晶斷裂，斷口上存在較多的韌性撕裂棱；當(dāng)時效溫度高于973K時，合金的斷口形貌為沿晶剝離，導(dǎo)致脆性增大，其原因

5、在于析出相在晶界面上的數(shù)量增多、尺寸增大。
　　固溶 Ni-Mn-Ga-Ti合金的居里溫度及飽和磁化強(qiáng)度均隨 Ti含量的增加而近線性降低；其居里溫度隨時效溫度的升高先降低后升高，在973K時為最低值；而飽和磁化強(qiáng)度隨時效溫度的升高而略有下降。研究發(fā)現(xiàn)，合金的磁感生應(yīng)變量隨 Ti含量的增加而下降，時效及熱機(jī)械訓(xùn)練均可顯著能提高合金的飽和磁感生應(yīng)變量，其微觀機(jī)制在于：合金在時效過程中形成彌散共格 Ni3(Ti,Mn,Ga)析出相，在基