[发明专利]Mn50Ni50-xAlx高温铁磁形状记忆合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种形状记忆合金材料，特别涉及一种具有铁磁性和高温形状记忆效应合金材料，具体地说是一种MnNiAl高温铁磁形状记忆合金材料。

背景技术

通常的形状记忆合金在相对高的温度下具有一种晶体结构(以下称为母相)，而在相对低的温度下自发变成另外一种晶体结构，一般称之为马氏体相。当从较高的温度降到较低的温度时，材料从母相转变为马氏体相，该相转变叫做马氏体相变。反过来，从相对低的温度加热材料，合金会从马氏体相转变为母相，这种相反的相转变称为马氏体逆相变。一般将马氏体转变的开始点和终点，分别称为M_s点和M_f点，将马氏体逆相变的开始和终点，分别称为A_s点和A_f点。如果M_s和A_s之间差值较小，比如为几度或几十度，材料的这种马氏体相变被称为热弹性马氏体相变。一般地，将某种合金材料在母相以确定的形状冷却，直到马氏体相后，再人为地改变原有形状，然后，将合金材料升温，直到转变成奥氏体时，如果合金材料的形状完全或部分地转变为原来的形状，这种现象称为形状记忆效应。另外，如果在同样的上述温度循环中，母相的形状在降温引起的相变时刻变形，再在随后的升温引起的逆相变时刻再变形，并且部分或全部地转变成原来母相的形状，被称之为双向形状记忆效应。形状记忆合金被广泛用于各种“智能”型用途，如各种驱动器，温度敏感元件、医疗器械等。在现有材料中，具有类似性质的Ni₂MnGa合金的母相脆性较大，同时Ga元素比较昂贵，从而影响了材料的器件制作。并且，Ni₂MnGa材料相变和逆相变温度较低，影响了材料在更高温度环境中的应用，例如文献：P.J.Webster，K.R.A.Ziebeck，S.L.Town，and M.S.Peak，Philosophical Magazine B，49，295(1984)。后来，人们尝试用其它元素代替Ga以使材料具有更好的性质，Ni₂MnSn和Ni₂MnAl的出现降低了材料的生产成本，但是NiMn-基形状记忆材料的相变温度都不是很高，且材料较脆，不易制备，比如，2008年H.C.Xuan，K.X.Xie和D.H.Wang等人在Applied PhysicsLetters上发表的文章Effect of annealing on the martensitic transformation andmagnetocaloric effect in Ni_44.1Mn_44.2Sn_11.7ribbons中研究了化学式为Ni_44.1Mn_44.2Sn_11.7的合金的相变温度仅为270K。且之后的研究大部分集中于材料的其它性质，如交换偏置、磁制冷效应和巨霍尔效应等，相应的文献有ChaoJing，Jiping Chen，Zhe Li，Yanfei Qiao，Baijuan Kang，Shixun Cao and JincangZhang，Journal of Alloys and Compounds 475(2009)1-4和I.Dubenko，A.K.Pathak，S.Stadler and N.Ali，Physical Review B 80，092408(2009)，而对提高其相变温度的研究不多，这就限制了这些合金在高温领域的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种如化学式Mn₅₀Ni_50-xAl_x高温铁磁形状记忆合金材料，其中2≤x≤14，x表示原子百分比含量，其原料相对低廉，成分均匀。

本发明的目的还在于提供一种如化学式Mn₅₀Ni_50-xAl_x高温铁磁形状记忆合金材料的制备方法。