马氏体相变与Ni-Mn-Ga形状记忆合金成分的关系研究

毕业论文题目：马氏体相变与Ni-Mn-Ga形状记忆合金成分的关系研究学院：机械工程学院专业：材料成型及控制工程班级：0704学号：200702150414学生姓名：王健导师姓名：孙小刚完成日期：2010年6月诚信声明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。作者签名：日期：年月日毕业设计（论文）任务书题目：马氏体相变与Ni-Mn-Ga形状记忆合金成分的关系研究姓名王健学院机械工程学院专业材料成型及控制工程班级0704学号200702150414指导老师孙小刚职称讲师教研室主任陶友瑞一、基本任务及要求：1．查阅资料并分析Ni-Mn-Ga合金的研究现状，重点掌握马氏体相变的特点；2．制作四种不同成分的Ni-Mn-Ga合金粉末；3．采用差示扫描量热法（DSC）测试Ni-Mn-Ga合金的DSC曲线；4.采用X射线衍射仪（XRD）测试Ni-Mn-Ga合金的晶体结构；5．找出成分对Ni-Mn-Ga合金马氏体相变的影响规律。二、进度安排及完成时间：1.3月1日～3月20日，查阅资料、撰写文献综述和开题报告；2.3月21日～4月3日，课题调研、资料收集、方案设计；3.4月4日～5月3日，试验研究及结果分析；4.5月4日～5月30日，撰写毕业论文；5.5月31日～6月6日，将毕业论文送指导老师审阅、评阅老师评阅；6.6月7日～6月18日，毕业论文答辩和资料整理。目录摘要..............................................................................................................................IAbstract.........................................................................................................................II第一章绪论...............................................................................................................11.1形状记忆合金简介.........................................................................................11.1.1形状记忆合金的分类..........................................................................11.1.2形状记忆效应......................................................................................21.1.3形状记忆合金的应用..........................................................................41.1.4形状记忆合金的发展趋势及未来展望...............................................51.1.5Ni-Mn-Ga形状记忆合金的研究现状.................................................71.2马氏体相变表象理论概述..............................................................................9第二章实验.............................................................................................................102.1实验方案.......................................................................................................102.2实验设备.......................................................................................................112.3实验过程.......................................................................................................132.3.1样品的制备........................................................................................132.3.2合金粉末制备....................................................................................142.3.3采用差热分析方法（DSC）测试Ni-Mn-Ga合金的DSC曲线...152.3.4采用X射线衍射仪（XRD）测试Ni-Mn-Ga合金的晶体结构...18第三章实验结果及分析.........................................................................................213.1DSC实验结果及分析...................................................................................213.2XRD实验结果分析......................................................................................253.3结论...............................................................................................................27参考文献.....................................................................................................................29致谢............................................................................................................................30I马氏体相变与Ni-Mn-Ga形状记忆合金成分的关系研究摘要：形状记忆合金作为一种新型功能材料，已开始在航空航天、医学工程、机械动力等领域取得广泛应用。本论文通过制备四种不同电子浓度的Ni-Mn-Ga形状记忆合金粉末，利用DSC实验测试Ni-Mn-Ga合金的DSC曲线，并且采用XRD测试Ni-Mn-Ga合金的晶体结构，来研究马氏体相变与Ni-Mn-Ga形状记忆合金成分的关系。根据DSC实验的实验数据，我们得出马氏体转变温度Ms对合金的成分十分敏感。同时，XRD实验结果表明，室温时，不同成分的合金拥有不同的晶体结构。关键词：形状记忆合金、成分、马氏体相变、晶体结构IITheresearchoftherelationshipbetweenmartensitictransformationandthecompositionoftheNi-Mn-GashapememoryalloyAbstract：Shapememoryalloy,asanewkindoffunctionalmaterials,hasalreadybeenwidelyusedinaerospace,medicalengineering,mechanicalpowerandotherfields.AccordingtofourprepareddifferentelectronconcentrationoftheNi-Mn-Gashapememoryalloypowder,inthisthesis,wetestthecurveofNi-Mn-GaalloywithDSCexperimentandmeasurethecrystalstructurewithXRDtesttostudytherelationshipbetweenthemartensitictransformationandthecompositionoftheNi-Mn-Gashapememoryalloy.AccordingtoexperimentaldataofDSCtest,wecometotheconclusionthatthetemperatureMsofthemartensitictransformationisverysensitivetothecompositionofalloy.Meanwhile,theresultofXRDexperimentshowsthat,alloywithdifferentcompositionhasdifferentcrystalstructureunderroomtemperature.Keywords:shapememoryalloy；chemicalcomposition；martensitictransformation；crystalstructure1第一章绪论1.1形状记忆合金简介记忆是人类和某些动物才具有的本领，但是有一些金属材料也具有“记忆”的功能，而且这种记忆功能有着重要作用。1951年人们首次在Au—Cd合金上发现独特的形状记忆效应，但直到1963年美国海军武器实验室发现Ti-Ni合金具有形状记忆效应时，才引起人们对形状记忆合金的实用性寄予了很大的希望。到现在，形状记忆合金在工业自动化、能源、航空、航天、运输、建筑、医疗、家电、仪器仪表以及日常生活用品等领域已得到广泛应用［1］。1.1.1形状记忆合金的分类目前，人们已发现的形状记忆合金有Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、Ni-Al、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等50多种，根据合金相组成和相变特征，具有较完全形状记忆效应的合金主要分为钛一镍系列形状记忆合金、铜基系列形状记忆合金和铁基系列形状记忆合金。其主要的形状记忆方面的性能如表1-1所示。表1-1形状记忆性能2其中钛一镍系列合金是目前形状记忆合金中研究最全面、记忆性能最好、实用性强的合金材料。并且可以通过加入第3种元素、增加镍的含量、低温时效处理等方法提高合金的形状记忆性能和加工性能，拓宽应用范围。如用于航天、舰艇、海上石油平台等方面的液压管路接头；核反应堆工程中的热敏元件等［2］。铜系列形状记忆合金种类比较多，主要包括Cu—Zn—Al及Cu—Zn—Al—(X=Mn、Ni)，Cu—A1一Ni及Cu—Al—Ni—(X=Ti、Mn)和Cu—Zn—(X=Si、Sn、Au)等系列。