[发明专利]一种燃烧反应高温合成NiMnIn磁记忆合金的方法

说明书

一种燃烧反应高温合成NiMnIn磁记忆合金的方法，它涉及一种磁性形状记忆合金的制备方法。本发明首次采用燃烧反应合成一种新型的磁性形状NiMnIn记忆合金，为高温高塑性形状记忆合金的应用拓展了思路。本发明的高强、高塑性的NiMnIn按如下步骤进行制备：按照原子百分比取料、混匀、烧结，即得到高强度高强、高塑性的NiMnIn。本发明制备的磁性形状记忆合金NiMnIn具有韧性好、强度大、组织细小等优点。

技术领域

本发明涉及一种燃烧反应高温合成NiMnIn磁记忆合金的方法。

背景技术

智能材料是材料研究的重要领域，目前研究较多的主要有压电材料、磁致伸缩材料以及形状记忆合金，以PZT为代表的压电陶瓷和以Terfenol-D为代表的磁致伸缩材料可以在外加电场/磁场的作用下表现出可逆应变，响应频率达10KHz，但最大输出应变小(仅约0.2％)，输出应力低(仅几MPa)，而以TiNi合金为代表的传统形状记忆合金通过热机械训练可具有双程形状记忆效应，输出应变大(4％)，输出力高(几十MPa)，但受温度场限制其响应频率低(几Hz)，均难以满足智能机构对高性能驱动材料的迫切需求。

磁性记忆合金可在外磁场作用下输出宏观应变，兼具有大应变和快响应，是一种理想的智能驱动材料。依据磁诱发应变产生的机制，磁性形状记忆合金可以分为两类：一类以NiMnGa为代表，其磁诱发应变来源于外磁场驱动马氏体孪晶变体重排，最大磁感生应变可达10％，但输出应力受磁晶各向异性能所限，仅有几个MPa；另一类以Ni-Mn-X(X＝In,Sn,Sb)合金为代表，其磁感生应变源于外磁场作用下的磁致马氏体逆相变，其机理在于把合金在马氏体状态下变形，置于比马氏体逆相变开始温度(A_s)略低的环境温度中，对合金施加磁场使得A_s温度下降，当A_s温度降低到环境温度以下时，此时无需改变环境温度即可发生马氏体逆相变，形变得以恢复。Ni₄₅Co₅Mn_36.7In_13.3单晶通过磁致马氏体逆相变获得了3％的磁控形状记忆效应，理论输出应力可达108MPa。但遗憾的是，目前NiMnIn基合金获得的磁控形状记忆效应是单程的，无法满足多次往复动作机构的要求，在一定程度上限制其实际应用。同时要想产生大的双程形状记忆效应，在合金中不能存在第二相。因此开发具有大磁控双程形状记忆效应的NiMnIn微晶合金，以实现快响应、大输出应变、高输出应力，满足多次往复运动智能结构对高性能驱动材料的要求。因而，我们首先必须获得高塑性、均相的NiMnIn微晶合金，才能通过一定的处理后得到大磁控双程形状记忆效应的NiMnIn合金，这些必将成为记忆合金应用和发展的主要研究方向之一。

发明内容

为了解决现有NiMnIn系列磁记忆合金脆性大，单程形状记忆效应的问题，本发明提供一种通过燃烧反应高温合成NiMnIn磁记忆合金的新方法。

本发明采用如下技术方案，一种燃烧反应高温合成NiMnIn磁记忆合金的方法：按照原子百分比取48-50份的Ni粉、36-39份的Mn粉、16-11份In粉，通过搅拌器混合均匀，然后将其倒入压力成型模具中，用千斤顶对模具施压，将粉末压制成直径为10mm、高度为10mm的圆柱形试样，然后将试样置于夹具中，施加一定的压力夹紧，最后将夹持样品的夹具放入箱式电阻炉中进行烧结，电阻炉的温度是1000-1200℃保温20-40分钟，然后随炉冷却至室温取出，即得到NiMnIn磁记忆合金。

更进一步地，按照原子百分比取粒径为5微米的Ni粉、Mn粉、In粉混合，在搅拌器中利用200转/min-500转/min来搅拌金属粉末，使其混合均匀，用千斤顶对模具施压，通过加压到400-1000MPa压力下和保压2-4分钟将粉末压制成直径为10mm、高度为10mm的圆柱形试样，最后在温度1000-1200℃，保温时间为20-40分钟烧结工艺烧结，最后得到粒径约为20-30微米的NiMnIn磁记忆合金。

优选的，箱式电阻炉烧结温度为1200℃，保温时间30分钟。