【摘 要】
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航空航天、油气勘探、高压输电及汽车等工程领域,均需形状记忆合金能够在高于100℃的温度下过热预警或驱动等,因此高温形状记忆合金的研制和开发有重要的工程应用前景。Ni-Mn-Ga高温形状记忆合金马氏体相变温度可调范围大,优良的形状记忆性能及相对较低的成本,吸引了国内外研究者的广泛关注。但Ni-Mn-Ga合金多晶脆性较大,一定程度上限制了其应用。近年来,添加第四组元韧化成为Ni-Mn-Ga 基高温形状
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航空航天、油气勘探、高压输电及汽车等工程领域,均需形状记忆合金能够在高于100℃的温度下过热预警或驱动等,因此高温形状记忆合金的研制和开发有重要的工程应用前景。Ni-Mn-Ga高温形状记忆合金马氏体相变温度可调范围大,优良的形状记忆性能及相对较低的成本,吸引了国内外研究者的广泛关注。但Ni-Mn-Ga合金多晶脆性较大,一定程度上限制了其应用。近年来,添加第四组元韧化成为Ni-Mn-Ga 基高温形状记忆合金领域新的研究热点。另外,除了具有良好力学、记忆性能及较高的相变温度外,高温热循环驱动过程中组织和性能的稳定性也是决定高温形状记忆合金能否实用的重要评定标准。本文在前期研究的基础上,选择制备了Ni56Mn25-xGa19Yx（x=0～2）、Ni55Mn25Ga18Ti2和 Ni56Mn25Ga17V2 合金。采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射分析仪、光学显微镜、同步热分析仪及室温压缩试验机等设备,系统研究了 Y合金化对Ni-Mn-Ga合金组织和性能的影响规律,并分析了Ni56Mn24.5Ga19Y0.5、Ni55Mn25Ga18Ti2 和 Ni56Mn25Ga17V2 合金组织和性能的热循环稳定性。研究结果表明:对于室温下Ni56Mn25-xGa19Yx（x=0～2）高温形状记忆合金,当x=0时,合金为单一的四方结构非调制马氏体相,当x≥0.2时,合金为六方结构第二相和马氏体基体相组成的双相组织。第二相含量随Y含量的提高而增加,晶粒尺寸随之减小。合金发生一步热弹性马氏体相变。随着Y含量的增加,合金的相转变温度呈现先上升后下降的趋势。Y合金化使合金的强度和韧性显著提高,这主要是由于其细晶强化和析出强化作用,但同时使合金的记忆性能降低。淬火态和热循环态Ni55Mn25Ga18Ti2和Ni56Mn25Ga17V2高温形状记忆合金均为由四方结构马氏体相和面心立方结构γ相组成的双相合金。Ni56Mn24.5Ga19Y0.5和Ni55Mn25Ga18Ti2高温形状记忆合金经500次热循环后,合金的相结构无明显变化,相变温度和热滞保持稳定,力学性能变化不大,表现出良好的热循环稳定性,但热循环后形状记忆应变下降。热循环态Ni56Mn25Ga17V2高温形状记忆合金相结构稳定,逆马氏体相变温度保持稳定,但马氏体相变峰不明显,相变焓较低,且热循环后力学性能和记忆性能均下降,表现出相对较差的热循环稳定性。
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