[发明专利]一种基于应力场训练提高多晶NiMnGa合金磁感生应变的处理方法

说明书

本发明属于新材料技术领域，提供了一种基于应力场训练提高多晶NiMnGa合金磁感生应变的处理方法，该方法是将Ni、Mn、Ga原材料经熔炼铸棒，经定向凝固之后形成强取向多晶材料，然后利用X射线衍射测量织构，依据晶体择优取向切取长方体块状样品，使其三边均与奥氏体的<001>_A择优取向方向平行。采用力学性能试验机对长方体样品进行反复压缩的应力场训练，压缩沿两个方向进行交替进行，随着压缩次数的递增，样品的孪晶应力平台显著降低，进而提高多晶合金样品的磁感生应变。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，特别涉及一种有效降低多晶NiMnGa合金孪晶应力并提高磁感生应变的处理方法。

背景技术

NiMnGa铁磁形状记忆合金是近年来引起广泛关注的一种新型磁控功能材料。这类材料在降温过程中会发生一级马氏体相变，由高温奥氏体相转变为低温马氏体相。由于马氏体相具有强的磁晶各向异性，施加磁场能够诱发马氏体发生变体再取向行为而获得显著的磁感生应变，从而显示出优异的磁致形状记忆效应，兼具输出应变大与响应频率高的优点，是智能驱动与传感领域的理想候选材料。目前，NiMnGa合金大的磁控形状记忆效应均在单晶中获得，可达9.5％；但单晶的制备工艺复杂，制备成本高昂，严重限制了这类材料的实际应用。与之相比，多晶材料的制备工艺相对简单，且成本较低，在实际应用中更具优势；但多晶材料中由于马氏体变体的无规分布会使得孪晶应力显著增加，导致磁场驱动马氏体变体再取向的阻力增大，从而难以获得显著的磁感生应变(磁控形状记忆效应)。因此，有效降低多晶NiMnGa合金磁场驱动马氏体变体再取向的阻力(即孪晶应力)是在多晶合金中获得显著磁控形状记忆效应的关键所在。针对此，本发明提出一种基于应力场训练的处理方法，可显著降低多晶NiMnGa合金的孪晶应力，并提高磁感生应变。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于应力场训练的处理方法，可显著降低多晶NiMnGa合金的孪晶应力，从而提高磁感生应变。

本发明的具体技术方案为：

一种基于应力场训练提高多晶NiMnGa合金磁感生应变的处理方法，包括如下步骤：

步骤1，制备定向凝固多晶NiMnGa合金棒材；

步骤2，织构测量及样品切取

沿定向凝固棒材上垂直定向凝固方向切取截面切片，利用X射线衍射测量定向凝固棒材横截面的宏观织构；织构测量之前设定参考坐标系X0-Y0-Z0，其中，Z0平行于定向凝固方向，X0与Y0垂直于定向凝固方向；X0和Y0分别与横截面内的<0 0 1>_A强取向方向一致；

沿垂直于实测<0 0 1>_A强取向切取长方体样品，保证长方体样品两两相邻的三边均与奥氏体的<0 0 1>_A择优取向方向平行；其中，样品较长的一边平行于定向凝固方向；

步骤3，应力场训练

采用力学性能试验机对长方体样品进行反复交替压缩的应力场训练，压缩沿平行定向凝固方向和垂直定向凝固方向交替进行。随着压缩次数的递增，样品的孪晶应力平台显著降低，进而提高多晶合金样品的磁感生应变。

上述步骤1，制备定向凝固多晶NiMnGa合金棒材的具体方法为：

按照目标合金成分称量原料，所述原料中Ni为99.97wt.％高纯Ni，Mn为99.9wt.％高纯Mn，Ga为99.99wt.％高纯Ga，利用电弧熔炼制备多晶母态合金铸锭；随后，将母态合金铸锭重熔，并喷铸成合金棒材；在此基础上，进一步利用定向凝固方法制备强择优取向的多晶合金棒材，拉拔速率为50μm～100μm，为均匀合金成分，将制备的定向凝固合金封装在真空石英管中进行均匀化退火，1173K保温24小时后水冷。

本方法的有益效果：