[发明专利]一种新型Ni-Mn-Ga树脂基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种新型颗粒复合材料，尤其涉及一种功能金属颗粒树脂基复合材料的设计方案及制备方法。

背景技术

铁磁形状记忆合金是最近十年来发现的一类新型智能材料。不仅有普通形状记忆合金大应变和高推动力的特点，而且具有响应速度快和高效率的特点，与其他智能材料相比，铁磁形状记忆合金在磁场作用下不仅具有可与形状记忆合金相比的、大的输出应变和应力，而且具有高的能量密度和可与压电材料相比的高的频率响应和可精确控制的特性，Ni-Mn-Ga是其中的典型代表。但是Ni-Mn-Ga合金存在着多晶材料较脆、制备工艺复杂、重复性较差等缺陷，因此研究人员开始研究铁磁形状记忆合金复合材料以改善Ni₂MnGa材料的性能，利用树脂基体来保证复合材料的韧性，因此Ni-Mn-Ga铁磁性形状记忆合金颗粒/树脂智能复合材料成为具有一定发展前景的复合材料。

在Ni-Mn-Ga颗粒/树脂智能复合材料中，颗粒制备工艺与基体选择对Ni-Mn-Ga颗粒功能发挥与复合材料性能起着关键作用。目前，主要有两种方法制备Ni-Mn-Ga合金颗粒：电火花腐蚀法和机械球磨法；同时，由于复合材料的基体、组分比、颗粒特性等不仅决定了复合材料基本力学性能，而且对该型复合材料的阻尼功能起着决定性的作用。从文献看，目前已报道研究中选用的树脂基体有硅橡胶、聚亚安酯和聚酯树脂等。制备Ni-Mn-Ga环氧树脂复合材料的中常采用：超声波分散、离心旋转等方法控制颗粒下沉。但是以上制备工艺存在设备要求较高、工艺较复杂等缺点。

本专利通过分析设计，选用球磨法制备的Ni-Mn-Ga颗粒与双酚A二缩水甘油醚环氧树脂制备阻尼性复合材料。并尝试采用该复合材料的低成本制备方法。

发明内容

本发明的目的是通过良好的复合材料设计，以机敏材料的颗粒复合材料提供一种新型的具有良好基本力学性能、有结构复合材料应用前景的阻尼复合材料。并提供一种该材料的制备方法。

本发明采用的技术方案为：一种新型Ni-Mn-Ga颗粒复合材料的制备方法，该方法的步骤如下：

步骤（1）、首先制备Ni-Mn-Ga粉末颗粒作为功能体；

步骤（2）、选用E51环氧树脂基体与固化剂搅拌1-2min使两者充分混合，加入Ni-Mn-Ga粉末并充分搅拌，全过程将烧杯置于超声波清洗机中以分散颗粒及去除气泡；其中环氧树脂使用的固化剂为：四乙烯五胺；

步骤（3）、将悬浊液沿模具内壁缓慢、均匀倒入模具中，在室温下静置，悬浊液即可固化得到复合材料试件。

所使用的树脂为结构复合材料常用基体双酚A二缩水甘油醚环氧树脂，使用的固化剂为四亚乙基五胺（四乙烯五胺）；功能性颗粒材料为Ni-Mn-Ga颗粒与基体或有增强纤维的基体组成阻尼性复合材料。

该方法的步骤（1）具体为：首先选用Ni-Mn-Ga各组分单质：镍、锰、镓，在真空中低温熔炼，使单质合金化；缓缓升温到1450℃均匀化4-5min，铸锭之后自然冷却；冷却后机械破碎至小块，随后振动球磨12-24小时，每隔一段时间筛分出不同尺寸的粉末，得到了Ni-Mn-Ga粉末颗粒；

该方法的步骤（2）具体为：再将选用双酚A二缩水甘油醚环氧树脂（E51）与四乙烯五胺以质量比100:15称量并混合，搅拌1-2min使两者充分混合，再将粉末缓缓引入盛有混合液的烧杯，以90-120r/min速度进行搅拌，使Ni-Mn-Ga粉末均匀分散于烧杯中；将烧杯置于超声波清洗机中以分散颗粒及去除气泡，放缓搅拌速度至60-70r/min左右，此过程保持约10min；

该方法的步骤（3）具体为：将悬浊液沿模具内壁缓慢、均匀倒入模具中，于室温下（25℃）静置24h，悬浊液即可完全固化得到复合材料试件，将材料试件脱模，并使用打磨机将上表面打磨光滑。

根据上述的任一种新型Ni-Mn-Ga颗粒复合材料的制备方法制备的Ni-Mn-Ga颗粒复合材料。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）、设计并验证了一种新型Ni-Mn-Ga颗粒复合材料，所选用功能体（Ni-Mn-Ga颗粒）及特定基体、固化剂共同制备了一种具有良好力学、阻尼性能的智能材料。

（2）、与现有技术相比，采用一种相对低成本的方法制备了复合材料，并得到了较好的材料制备效果。

附图说明

以下对附图含义进行说明：