球磨Ni-Mn-X系Heusler合金粉体的结构相变与磁性(2)

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3.3 NiMnInCo合金的X射线衍射图谱分析 14

4 NiMnInCo合金的马氏体转变 18

4.1 球磨时间和退火时间对马氏体转变温度的影响 18

4.2 球磨方法对马氏体转变温度的影响 20

5 NiMnInCo合金的磁性能 22

5.1 高能球磨退火后的M-H曲线 22

5.2 低能球磨退火后的M-H曲线 23

结论 24

致谢 25

参考文献 26

1 绪论

形状记忆合金（SMA）作为一类新兴的功能材料，记忆合金的很多新用途正在不断地被开发出来，来应用于各个方面和领域，为人们的生产和生活带来了巨大变化。例如用记忆合金制作的眼镜架，如果不小心被碰弯了，只要将其放在热水中加热，就可以恢复原状。不久的将来，汽车的外壳也可以用记忆合金制作，如果不小心碰瘪了，只要用电吹风加温就可恢复原状，既省钱又省力，很方便。它的特点主要是弯曲量大，塑性高以及在记忆温度以上恢复以前形状。

形状记忆合金（SMA）被发现后，因为它拥有许多优良的性能，因而广泛的应用于航空航天、桥梁建筑、生物医疗、机械电子、汽车工业及日常生活等多个领域。但是由于它的应变是由温度控制，加热和冷却是必要条件。在实际生活中，冷却往往远比加热需要更多的时间，为了尽快恢复到原状态，必须用空气冷却或水冷进行冷却，在逆相变操作时冷却速度是一个问题，也意味着能量的损失，因此制约了这类材料的应用[1-3]。

1.1 磁控形状记忆合金的发展概况

磁性形状记忆合金是上个世纪90年代发展起来的一种新型形状记忆合金。这类合金的特征是同时具有热弹性马氏体相变和铁磁性转变，因此其形变可以由磁场控制。与传统温控形状记忆合金（应变大、响应慢）和巨磁致伸缩、压电材料（响应快，应变小）相比，磁性形状记忆合金兼具应变大、响应快的综合优点。此外，磁性形状记忆合金还具有磁热磁阻等丰富的物理效应。因而，磁性形状记忆合金被广泛认为是下一代智能材料的首选，有望在航空航天、机械电子、能源环境、信息存储、生物医学等高新技术领域得到重要应用[4]。

自1996年奥拉克等首次报导了Ni-Mn-Ga合金的磁致应变效应以来，磁性形状记忆合金就是这个领域的研究热点。关于磁性形状记忆合金的研究可以分为2个阶段。1996～2006年，主要研究的世界范围内材料和物理领域热点是基于磁场诱发孪晶再取向的磁致应变效应。同时，在这一阶段，人们对还磁性形状记忆合金的晶体结构、相变特性和磁性能等基础问题的认识也逐步深化[5]。2006年至今，研究的热点是基于磁场诱发相变的多功能特性。目前已经报导的磁性形状记忆合金系，根据主体元素的不同，分为Ni基、Co基和Fe基合金。其中，Ni基合金主要包括Ni-Mn-Ga，Ni-Fe-Ga，Ni-Mn-A1，Ni-Mn-In，Ni-Mn-Sn，Ni-Mn-Sb等；Co基合金主要包括Co-Ni，Co-Ni-Ga，Co-Al等；Fe基合金主要包括Fe-Pd，Fe-Pt，Fe-Mn-Ga等[6]。

1.2 Heusler合金和Ni-Mn-In合金简介

Heusler合金是不含铁磁元素的铁磁合金。最初的Heusler合金含铜、锰和锡，由19世纪采矿工程师赫斯勒首先制成的。郝斯勒(Heusler)合金是具有铁磁性和热弹性马氏体相变的金属间化合物，由于该材料表是一种高度有序的三元金属间化合物。具有高熔点、高硬度、高耐磨性等优异性能，但存在高脆性，在实际应用中存在一定的困难。Heusler合金通常为立方结构，一般化学式为X2YZ。Heusler合金结构既具有变通性，又有多变性，比如磁性、超导、巨磁阻、磁感生应变这些应用功能日益引起国内外人士的注意和研究[7]。2005年日本研究人员在研究铁磁性形状记忆合金时发现了真正意义上的磁场控制下形状记忆合金Ni-Mn-In合金和NiCoMnIn合金。这类合金可由磁场直接诱发马氏体逆转变，产生的记忆效应也是近乎完美的。