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γ-MnFc合金常温下属于反铁磁合金,能够在磁场下产生宏观应变。相对于铁磁性的磁致伸缩材料或者磁形状记忆合金,有关反铁磁形状记忆合金的研究比较少见。所以研究γ-MnFe合金磁诱发应变机理和影响因素,不但可以有效拓宽磁控形状记忆合金的研究领域,而且还为反铁磁材料的实际应用提供理论基础,对其在工程上的实际应用具有重要意义。
本文运用X射线衍射分析、显微组织观察、能谱分析、差示扫描量热法和电阻应变计测量法等实验方法,研究不同Mn含量对Mn-Fe基合金(CMn≥70at％)组织,相变和磁诱发应变效应(0-1T低磁场下)的影响；同时研究了时效处理和添加Ni元素对Mn70Fe25Cu5合金的组织、结构和磁诱发应变效应(0-1T)的影响。
实验结果显示,Mn-Fe(CMn=70at％)合金经过长时间的固溶处理后为单一γ相。Mn-Fe(CMn≥70at％)合金经固溶处理后发生fcc(γ)→fct(γ)转变,转变程度随锰含量增加而升高。但在低磁场下Mn-Fe(CMn>70at％)磁诱发应变低于Mn-Fe(Cm=70at％)合金。Mn-Fe(Cmn=70at％)合金在反铁磁转变中产生微孪晶,使之获得较高磁诱发应变,在1T磁场下可获得124ppm的磁诱发应变。
与中锰锰铜合金不同,Mn-Fe合金在时效后并未发生Spinodal分解。实验结果显示,Mn70Fe25Cu5合金在450℃时效12～15h后,合金结构和磁诱发应变性能发生轻微变化。当时效温度达到500℃,时效时间12～15 h时,合金中会析出大量的α-Mn相,α相会使得磁诱发应变性能降低。
添加10at％Ni元素以后,Mn70Fe20Ni10合金经固溶处理为单一γ相。Mn80Fe10Ni10合金经固溶处理出现了与Mn-Fe(CMn>70at％)合金类似的fcc(γ)→fct(γ)转变。但转变程度较Mn-Fe(CMn>70at％)合金低。添加Ni元素以后,相对于Mn-Fe(Cu)合金二者的磁诱发应变性能都偏低。