[发明专利]一种高塑性、高强度Ni-Mn-Ga-Hf记忆合金的制备方法

说明书

本发明涉及一种高塑性、高强度Ni‑Mn‑Ga‑Hf记忆合金的制备方法，该方法为按照原子百分比取Ni、Mn、Ga、Hf放入真空中频感应熔炼炉中熔炼，控制熔炼功率350‑500Kw，将得到试样，冷却、切割、抛光去除表面杂质，清洗后封入石英管，在1000℃的条件下保温5小时，再淬入冰水中得到高温高塑性形状记忆合金。本发明制备的高温、高强度Ni‑Mn‑Ga‑Nb记忆合金为Ni_54‑xMn₂₅Ga₂₁Hf_x(x＝0.1，0.2，0.5，1，2)具有断裂强度大、韧性好等优点，且该方法操作简单、制备的合金性能稳定，为高强度和高塑性形状记忆合金的领域拓展了新思路。

技术领域

本发明涉及一种高塑性、高强度Ni-Mn-Ga-Hf记忆合金制备方法。

背景技术

Ni-Mn-Ga形状记忆合金是一类新型智能铁磁性形状记忆材料，兼有热弹性马氏体相变和铁磁性转变，不但具有传统形状记忆合金受温度场控制的形状记忆效应，而且还可在磁场作用下产生形状记忆效应。其磁控形状记忆效应的响应频率接近压电陶瓷，输出应变接近传统的温控形状记忆合金，是一种极具工程应用前景的智能材料。因其独特的特点使其在驱动器和传感器方面也得以广泛应用。

但是，Ni-Mn-Ga块体材料尚存在脆性大、强度低和恢复力小等缺点，极大地限制了该材料的工程应用及其发展。这些成为磁驱动记忆合金应用和发展的主要瓶颈。所以如何提高合金的强度，降低脆性，改善合金机械性能，获得大的磁熵变和巨磁阻效应，已成为记忆合金应用和发展的主要研究方向。

发明内容

为了解决现有Ni-Mn-Ga合金脆性大，强度低和恢复力小等缺点，我们利用真空中频感应熔炼炉制备出一种新型的高强度Ni_54-xMn₂₅Ga₂₁Hf_x合金，其断裂强度和断裂应变随着Hf元素含量的增加呈现先增加后减少的趋势，最高达5931MPa，最高断裂应变为20.5％，这是在NiMnGa合金中从未导报过的，这可成为记忆合金应用和发展的一种新材料。

本发明的形状记忆合金按如下方法进行制备：

(1)按照原子百分比取52-54份Ni、25份Mn、21份Ga和0.1-2份的稀有元素Hf放入真空中频感应熔炼炉中，按照以下顺序依次放置原料：首先放置Hf，随后放置Ni，最后放入Ga，由于Mn元素的高挥发性，由于Mn元素的高挥发性，加料时预先将Mn放在合金加料装置中备用，关闭侧炉门；

(2)熔炼前，抽真空到10×10^-3-3×10^-3Pa，再充入惰气至1-0.2Pa，开始熔炼，控制熔炼功率350-500Kw。由于中频感应自身的熔炼原理，融化后的金属液体就会在电磁场的作用下流动搅拌，当被融化的金属液体被充分混匀后最后加入Mn，3-5min后将合金液体倒入棒状模具中，得到试样，待其冷却取出；

(3)将试样经线切割和机械抛光去除表面杂质，清洗后封入真空度为10^-1Pa的石英管中，在1000℃的条件下保温5小时，再淬入冰水中；即得Ni_54-xMn₂₅Ga₂₁Hf_x形状记忆合金。

进一步的，所述步骤(2)中惰气为高纯氩气。

进一步的，所述步骤(3)中采用丙酮清洗试样。

进一步的，所述抽真空使用设备为机械泵或罗茨泵。

本发明另一个目的请求保护上述方法制备高塑性、高强度Ni-Mn-Ga-Hf记忆合金，该合金为Ni_54-xMn₂₅Ga₂₁Hf_x，其中x＝0.1，0.2，0.5，1，2。