[发明专利]一种降低多晶镍锰镓合金孪生应力的方法

说明书

一种降低多晶镍锰镓合金孪生应力的方法，属于多晶镍锰镓合金改性方法技术领域。本发明针对现有多晶镍锰镓合金由于晶界对孪晶界运动阻力大且训练时容易开裂、从而造成磁感生应变值低的问题。本发明方法：一、将多晶镍锰镓合金均匀化处理；二、再有序化处理后加工成矩形块；三、在室温下，依次沿基于沿矩形块的Z轴、Y轴、X轴方向进行压缩，所述Z轴平行于<001>晶向(即为柱状晶长轴方向)；四、重复步骤三的操作5～10次；五、在室温下，沿矩形块的Z轴、Y轴方向进行压缩；六、重复步骤五的操作5～20次。本发明方法处理后的多晶镍锰镓合金作为驱动和传感材料，在航空航天、机械、电子等领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于多晶镍锰镓合金改性方法技术领域；具体涉及一种降低多晶镍锰镓合金孪生应力的方法。

背景技术

新型铁磁形状记忆合金镍锰镓合金是一种多功能智能材料，不仅具有形状记忆效应、超弹性以及弹热制冷和磁致冷效应，同时还能在磁场作用下产生大的磁感生应变。磁感生应变的实现与孪晶界运动紧密相关，当外加磁场对孪晶界的驱动力大于孪晶界开动的孪生应力时，孪晶界才可以运动从而产生磁感生应变。单晶镍锰镓合金由于没有晶界存在，经过适当处理后的磁感生应变最大可达10％，是磁致伸缩材料Terfenol-D输出应变的50倍，同时保持了磁致伸缩材料响应频率高的优点。因此镍锰镓合金作为驱动和传感材料，在航空航天、机械、电子等领域具有良好的应用前景。

单晶镍锰镓合金虽然能够产生大的磁感生应变，但存在制备成本高，成分偏析等问题，不利于推广和应用。虽然多晶镍锰镓合金生产效率高、成本低，但由于晶界阻碍孪晶界运动，造成孪生应力大、产生的磁感生应变极低。

发明内容

本发明针对现有多晶镍锰镓合金由于晶界对孪晶界运动阻力大且训练时容易开裂、从而造成磁感生应变值低的问题，而提供一种降低多晶镍锰镓合金孪生应力的方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种降低多晶镍锰镓合金孪生应力的方法是由下述步骤完成的：

步骤一、将多晶镍锰镓合金均匀化处理；

步骤二、再有序化处理后加工成矩形块；

步骤三、在室温下，依次沿矩形块的Z轴、Y轴、X轴方向进行压缩，所述Z轴平行于<001>晶向(即为柱状晶长轴方向)，压缩过程中矩形块的Z轴方向的最大应力不超过50MPa，Y轴方向的最大应力不超过50MPa，X轴方向的最大应力不超过50MPa；

步骤四、重复步骤三的操作5～10次；

步骤五、在室温下，依次沿矩形块的Z轴、Y轴方向进行压缩，压缩过程中矩形块的Z轴方向的最大应力不超过30MPa，Y轴方向的最大应力不超过30MPa；

步骤六、重复步骤五的操作5～20次，即完成对多晶镍锰镓合金孪生应力的降低。

进一步地限定，所述多晶镍锰镓合金中各组分的原子百分数含量：镍48％～50％，锰29％～31％，镓21％～23％。本实施方式使用的多晶镍锰镓合金铸锭制备是使用镍、锰、镓三种纯元素按照成分要求配置合金；其中镍元素和镓元素纯度不低于99.99％(质量百分数)，锰元素纯度不低于99.7％(质量百分数)，采用感应熔炼浇注，浇注于石墨模具，设计合金铸锭尺寸长度小于90mm，宽度小于40mm，厚度在10～20mm。制备的多晶镍锰镓合金的组织为柱状晶组织，在室温条件下为马氏体相。

进一步地限定，步骤一中所述多晶镍锰镓合金均匀化处理是将多晶镍锰镓合金以5～10℃/分钟的速度加热至1000～1050℃，保温24h～48h后随炉缓慢冷却，即完成了均匀化处理。

进一步地限定，步骤二所述的有序化处理是将均匀化处理后的多晶镍锰镓合金以5～10℃/分钟的速度加热至700～750℃，保温2h～10h，再以3～5℃/分钟的速度降温至450～550℃，保温10h～24h后随炉缓慢冷却，即完成了有序化处理。