[发明专利]一种超塑性Ni-Mn-Ga-Ta高温记忆合金的制备方法

说明书

本发明涉及一种高温形状记忆合金的制备方法，具体涉及一种超塑性Ni‑Mn‑Ga‑Ta高温记忆合金的制备方法，该方法为按照原子百分比取取料、抽真空、熔炼、加Mn元素继续熔炼、清洗、保温、淬入水中，即得到高温超塑性Ni₅₃Mn₂₅Ga₂₁Ta₁合金。本发明制备的Ni₅₃Mn₂₅Ga₂₁Ta₁合金具有韧性好、强度大、相变温度高等优点，为高温高塑性形状记忆合金的应用拓展了新思路。

技术领域

本发明涉及一种高温超塑性Ni-Mn-Ga-Ta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。尤其是要将Ni-Mn-Ga块体磁性记忆合金应用在高温领域，必须满足该材料在高温下处于马氏体状态(Ms＞120℃)。

发明内容

为了解决现有Ni-Mn-Ga系列形状记忆合金脆性大，回复力低的问题，向合金中掺杂杂稀有元素Ta，来提供一种高温超塑性Ni₅₃Mn₂₅Ga₂₁Ta₁记忆合金制备方法。

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53份Ni、25份Mn、21份Ga和1份Ta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Ta，随后放置Ni，最后放入Ga，由于Mn元素的高挥发性，加料时先将Mn放在真空中频感应熔炼炉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，控制熔炼功率在350-500Kw之间。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Ni、Ga、Ta被充分混匀后最后加入Mn，3-5min后将合金液体倒入模具中，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^-2-10^-1Pa的石英管中，在1000℃的条件下保温5小时，再淬入冰水中；即得到超塑性Ni₅₃Mn₂₅Ga₂₁Ta₁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可以是机械泵或罗茨泵。

本发明另一个目的请求保护上述方法制备超塑性Ni-Mn-Ga-Ta高温记忆合金，该记忆合金为Ni₅₃Mn₂₅Ga₂₁Ta₁。

真空中频感应熔炼炉是在真空条件下利用电磁感应在金属导体内产生涡流加热炉料来进行熔炼的方法。具有熔炼体积小，抽真空时间和熔炼周期短，便于温度压力控制、易于回收易挥发元素和成分控制准确等特点。