NiMnSnCo高温磁性记忆合金中第二相的形成机制及对性能影响研究

NiMnSnCo磁性记忆合金是近年来发展起来的一种新型磁驱动记忆材料，能够在适当大小的磁场下驱动马氏体逆相变，从而实现大恢复应力、大回复应变和高响应频率的统一。在NiMnSnCo合金中，Co的加入能够有效提高合金的居里温度和母相的磁性，同时降低马氏体相的磁性，易于实现磁场诱发马氏体逆相变。申请者前期研究发现，一定量Co的加入将会在NiMnSn合金中形成第二相，继而影响合金的磁诱发逆相变和功能特性。本项目以掺Co的NiMnSn合金为研究对象，通过研究Co的加入和热处理工艺对第二相的成分、结构及微观组织特性的影响规律，特别是第二相与马氏体相的界面结构及其对母相/马氏体界面可动性以及磁学性能的影响规律，揭示第二相的形成机制并确定其形成的成分范围，实现高温下的磁场诱发马氏体逆相变。为设计和开发新型的高温磁驱动形状记忆材料提供试验依据和参考。

NiMnSnCo合金是一种新型的多功能磁性形状记忆材料，外加磁场能诱发马氏体逆相变，具有大磁致应变、巨磁阻效应和磁热效应，有望应用于磁驱动、磁记录和磁制冷领域。为了在低磁场下实现这些功能特性，需要扩大马氏体和母相之间的磁性差，Co的加入能够实现这一点，但有可能因此引入第二相，继而影响合金的磁诱发逆相变和功能特性。此外，为了拓宽该合金在高温（>100°C）领域的应用，有必要研究高相变温度和居里温度的NiMnSnCo合金。.本项目主要以加Co的NiMnSn合金为研究对象，利用真空电弧熔炼法和真空甩带法制备不同形态的样品，研究了Co含量、热处理工艺、第二相对马氏体相变、磁性转变、相组成、微观组织、力学和磁学性能的影响规律，获得了如下重要研究成果：.1、揭示了第二相的形成机制并确定其形成的成分范围，确定第二相为FCC的富Co贫Sn相。Co加入后相变温度的变化受基体的价电子浓度和第二相的综合影响。Co的加入使材料的力学和磁学性能均得到明显改善，但第二相析出使形状记忆效应削弱。.2、首次报道了Ni40Co10Mn41Sn9铸态合金在高温下的磁场诱发马氏体逆相变，该合金的马氏体相变温度约410 K，居里温度为450 K。.3、发现真空甩带法+适当的热处理工艺能够调节第二相的数量和形貌。.4、在制备态Ni38Co12Mn41Sn9薄带中发现了磁诱发逆相变现象，15 kOe的低磁场即可诱发逆相变，外加磁场引起的相变温度变化率为8.5 K/T。.5、确定了NiMnSnCo薄带获得大磁热效应的退火工艺并揭示了其内在机制。在Ni37.7Co12.7Mn40.8Sn8.8薄带中获得了15.8 J/kg K的高磁熵变，且工作温度高于100°C，为开发低场高工作温度的磁制冷材料研究提供了新的思路。.项目研制期间，发表期刊论文11篇，其中10篇被SCI收录，在《稀有金属》上发表的论文被选为2013年度F5000论文；参加国际和国内会议各1次，其中国际会议作分组特邀报告；获省级自然科学奖二等奖1项，参与撰写书稿1部；自己指导硕士研究生1人，协助知道硕士研究生3人，均已毕业。