[发明专利]一种具有大应变的磁性记忆合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有大应变的磁性记忆合金及其制备方法，属于形状记忆合金领域，该合金具有室温条件下外磁场控制产生较大磁致应变的能力，是一种可在室温条件下由外磁场变化驱动马氏体孪晶界迁移以及逆迁移产生可恢复应变的一种磁控形状记忆合金。该合金化学式为：Co_xNi_yAl_zLa_j；其中，21.6≤x≤27.9，32.1≤y≤36.7，38.2≤z≤54.6，0.7≤j≤6.7，x+y+z+j=100，x、y、z、j表示摩尔百分比含量。本发明磁性记忆合金与现有材料相比，在记忆合金的基体相中形成了超细的Al₃La金属中间相，使合金具有较宽的磁致应变温度范围，较大的磁致应变量以及良好的力学性能，可在室温下使用的高精度驱动器和执行器等领域有重要应用。

技术领域

本发明属于磁性形状记忆合金领域，具体涉及一种具有大应变的磁性记忆合金及其制备方法。

背景技术

传统形状记忆合金的形状记忆效应主要来源于外界温度或应力驱动下合金发生马氏体相变。这种形状记忆效应具有驱动力高和应变量大的特点。但是，另一方面，传统形状记忆合金的驱动条件需要较长的发动时间，这也造成了该类合金的相应频率较低，无法快速做出应变反应。

基于传统形状记忆合金的应用缺陷，具有快速相应频率的磁性形状记忆合金收到了越来越多的关注。磁性形状记忆合金是一种同时具有热弹性马氏体相变和铁磁性的一种形状记忆材料。该类材料可以通过外磁场的变化来控制合金的变形，其响应频率可以高达几千赫兹，有望替代部分压电陶瓷和磁致伸缩材料、成为敏感元件、驱动器、医学及航空航天器材的候选材料之一。然而，磁性形状记忆合金经过了几十年的发展，仍然存在单晶偏析严重，多晶韧性差，应变量小，可重复性能不理想和居里点偏低等缺陷，尤其是磁性形状记忆合金的应变量一直没有取得明显的突破，极大阻碍了该类合金的应用和推广，因此期望开发出一种力学性能良好，马氏体相变温度在室温附近以及能够产生较大的应变能力的新型磁控形状记忆合金来加速其在工业应用中的应用和推广。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种能在室温范围内通过外磁场产生较大变形的磁场驱动形变的记忆合金，同时提供一种该记忆合金的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案为：一种具有大应变的磁性记忆合金，其特征在于：以摩尔百分比计，其原料及配比如下：

在磁性记忆合金的基体相中形成了超细的Al₃La金属中间相。

一种具有大应变的磁性记忆合金的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1.配料：按前述的原料和配比配料称重；

S2.熔炼：将配好的原料置于坩埚中进行真空熔炼，其熔炼条件为：a.5×10^-2～1×10^-3MPa的低真空状态；b.熔炼温度为1450～1550℃；c.熔炼过程采用磁搅拌；d.熔炼时间按照公式t＝K×(M^-1/2)来获得，式中元素系数K为10～15s·g^-1/2，M为所熔炼合金的质量，单位为g；t为熔炼时间，单位为s；

S3.磁场热处理：将上述真空熔炼得到的合金锭进行真空磁场热处理，处理条件为：温度655～735℃；时间：4～6小时；真空度：5×10^-2～1×10^-3MPa；施加磁场强度：5×10⁵～1×10⁷A·m^-1；磁场上升速率为：500A·m^-1·s^-1；