本发明专利技术公开了一种Cr掺杂提高NiCoMnSn变磁性能的哈斯勒合金及其制备方法，该合金化学式为Ni50‑xCoxMn50‑y‑zCrzSny，其中5≤x≤7，9≤y≤12和0.5≤z≤1.5。其具体组分为Ni43Co7Mn38Cr1Sn11或者Ni43Co7Mn38.5Cr0.5Sn11或者Ni43Co7Mn37.5Cr1.5Sn11。该合金制备方法为真空电弧熔炼法。该合金马氏体相变温度在100K～330K，在3T磁场下，母相的磁化强度为106.5Am2/kg，母相与马氏体相的磁化强度之差为85Am2/kg。磁熵变为‑11.3J/Kg/K。通过Cr元素掺杂增强了Ni43Co7Mn39Sn11合金的磁化强度，并增大了母相与马氏体相的磁化强度之差，促进了磁诱导相变的发生。
Cr doped NiCoMnSn alloy for improving magnetic properties of NiCoMnSn and its preparation method
The invention discloses a Hassler alloy with Cr doping to improve the magnetic performance of NiCoMnSn and the preparation method of the alloy and its chemical formula is Ni50 xCoxMn50 xCoxMn50 y zCrzSny, in which 5 < x < < < 7 \u3001 9 < y < 12 and 0.5 less than Z less than 1.5. Its specific components are Ni43Co7Mn38Cr1Sn11 or Ni43Co7Mn38.5Cr0.5Sn11 or Ni43Co7Mn37.5Cr1.5Sn11. The method of preparation of the alloy is vacuum arc melting. The martensitic phase transition temperature of the alloy is from 100K to 330K. Under the 3T magnetic field, the magnetization of the parent phase is 106.5Am2/kg, and the difference between the magnetization of the parent phase and the martensite phase is 85Am2/kg. The magnetic entropy is changed to 11.3J/Kg/K. The magnetization of the Ni43Co7Mn39Sn11 alloy was enhanced by the doping of Cr elements, and the difference between the magnetization of the parent phase and martensitic phase was increased, and the magnetic induced phase transition was promoted.
【技术实现步骤摘要】
一种Cr掺杂提高NiCoMnSn变磁性能的哈斯勒合金及其制备方法
本专利技术涉及一种具有变磁性马氏体相变的哈斯勒合金，具体的说是一种利用Cr掺杂提高NiCoMnSn哈斯勒合金变磁性及其制备方法。
技术介绍
Ni-Co-Mn-Sn磁性形状记忆合金的研究是新型功能材料的热点研究领域，它正吸引着国际国内许多优秀科研工作者的关注。磁场诱导相变是变磁性哈斯勒合金Ni-Co-Mn-Sn产生大应变的主要机理。合金发生磁诱导相变时，在外加磁场作用下，合金从高对称的立方奥氏体相转变为低对称的马氏体相，从而发生位移性、无扩散的结构变化，进而产生形变，其驱动力是母相奥氏体相和马氏体相的塞曼能差值。塞曼能与晶体取向关系不大，这就为多晶样品中获得大应变提供了机会。合金的晶体结构发生变化时，晶格参数的改变将导致材料宏观的形变。同时，磁诱导相变所产生的应力输出要远远大于马氏体变体重排，可达百兆以上。然而，变磁性合金中磁场诱导相变的发生，需要合金本身具有较高的磁化强度，且母相与马氏体相之间的磁化强度之差ΔM要足够大。因此增强变磁性哈斯勒合金Ni-Co-Mn-Sn的磁化强度尤为关键。日本东北大学材料科学系的R.Kainuma教授课题组，2006年在AppliedPhysicsLetters上发表文章“MetamagneticshapememoryeffectinaHeusler-typeNi43Co7Mn39Sn11polycrystallinealloy”，首次在Ni43Co7Mn39Sn11多晶合金中，观察到合金从反铁磁的马氏体相到铁磁母相的变磁性马氏体相变，在7T的磁场下母相与马氏体相的磁化强度之差为ΔM＝80Am2/kg。然而7T的特大磁场在实际应用中很难达到，严重制约了该合金在处理器、执行器领域的工业应用。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种Cr掺杂提高NiCoMnSn变磁性能的哈斯勒合金及其制备方法；该合金在强磁场中相比未掺杂Cr的合金，可达到增大母相与马氏体相之间磁化强度的差值，增强合金的磁诱导相变的作用。本专利技术采用这样的技术方案来实现：一种Cr掺杂提高NiCoMnSn变磁性能的哈斯勒合金，该合金化学式为Ni50-xCoxMn50-y-zCrzSny，其中5≤x≤7，9≤y≤12和0.5≤z≤1.5。进一步地，该合金化学式为Ni43Co7Mn39-zCrzSn11，其中z＝0.5,1,1.5。在化学式为Ni50-xCoxMn50-ySny(其中5≤x≤7，9≤y≤12)的合金中用Cr掺杂，取代部分的Mn，掺杂量的原子百分比为z％掺杂后的合金化学式为：Ni50-xCoxMn50-y-zCrzSny，其中5≤x≤7，9≤y≤12和0.5≤z≤1.5，通过在Cr掺杂能提高NiCoMnSn变磁性能。优选地，该合金化学式为Ni43Co7Mn38Cr1Sn11或者Ni43Co7Mn38.5Cr0.5Sn11或者Ni43Co7Mn37.5Cr1.5Sn11。本专利技术还涉及制备所述合金的方法，包括以下步骤：1)按照合金化学式的各原子百分比称取Ni、Co、Mn、Cr、Sn金属单质；2)将步骤1)称取的各原料放入非自耗电弧炉内，抽取真空使得背底真空度≤1×10-3Pa，然后充入高纯氩气至500Pa，利用高温电弧将金属单质熔炼混合得到Ni50-xCoxMn50-y-zCrzSny哈斯勒合金。进一步地，步骤1)中的各金属单质中，纯度均在99.9％以上。进一步地，所述Mn单质的纯度为99.9％，Ni和Co单质的纯度均为99.99％，Cr和Sn单质的纯度均为99.999％。进一步地，所述背底真空度≤1×10-3Pa。本专利技术的变磁性增强的Cr掺杂的Ni43Co7Mn39Sn11哈斯勒合金，其马氏体相变温度在100K～330K，在3T磁场下，母相的磁化强度为106.5Am2/kg，母相与马氏体相的磁化强度之差为85Am2/kg。磁熵变为-11.3J/Kg/K。本专利技术具有以下有益效果：通过将Cr元素掺杂增强了Ni43Co7Mn39Sn11合金的磁化强度，并增大了母相与马氏体相的磁化强度之差，促进了磁诱导相变的发生。与日本学者R.Kainuma教授的实验结果相比，无需极大磁场就能产生能量相同的磁诱导相变，是一种具有应用前景的新型变磁性形状记忆合金。附图说明图1为未掺杂Cr的Ni43Co7Mn38Sn11合金的磁热曲线图。图2为Ni43Co7Mn38.5Cr0.5Sn11合金的磁热曲线图。图3为Ni43Co7Mn38Cr1Sn11合金的磁热曲线图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做更详细的描述。本专利技术的变磁性增强的Cr掺杂的Ni43Co7Mn39Sn11哈斯勒合金，其化学式为Ni43Co7Mn39-zCrzSn11，其中z＝0.5,1,1.5。实施例1：Ni43Co7Mn38.5Cr0.5Sn11合金1)按照Ni43Co7Mn38Sn11和Ni43Co7Mn38.5Cr0.5Sn11的原子百分比称取纯度为99.99％的镍(Ni)、纯度为99.99％的钴(Co)、纯度为99.9％的锰(Mn)、纯度为99.999％的铬(Cr)和纯度为99.999％的锡(Sn)；2)将步骤1)中称取的镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、铬(Cr)和锡(Sn)金属单质放入真空非自耗电弧熔炼炉内，抽取真空使得背底真空度达到5～10-4Pa，然后充入高纯氩气至500Pa，利用高温电弧将金属单质熔成纽扣状铸锭。测试时，采用线切割方法，将上述制得的合金切割成尺寸为5mm×5mm×2mm的长方体，用砂纸磨去表面的切割痕迹，在振动样品磁强计中测试其相变行为。未掺杂Cr的Ni43Co7Mn38Sn11试样的磁热曲线如图1所示，掺杂Cr的Ni43Co7Mn38.5Cr0.5Sn11试样的磁热曲线如图2所示，加3T的磁场时，合金马氏体相变温度为310K，母相与马氏体相的磁化强度之差为68Am2/kg，而未掺杂Cr的Ni43Co7Mn38Sn11试样的磁化强度之差为60Am2/kg。实施例2：Ni43Co7Mn38Cr1Sn11合金1)按照Ni43Co7Mn38Sn11和Ni43Co7Mn38Cr1Sn11的原子百分比称取纯度为99.99％的镍(Ni)、纯度为99.99％的钴(Co)、纯度为99.9％的锰(Mn)、纯度为99.999％的铬(Cr)和纯度为99.999％的锡(Sn)；2)将第一步中称取的镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、铬(Cr)和锡(Sn)金属单质放入真空非自耗电弧熔炼炉内，抽取真空使得背底真空度达到1×10-3～5×10-4Pa，然后充入高纯氩气至500Pa，利用高温电弧将金属单质熔成纽扣状铸锭。测试时，采用线切割方法，将上述制得的镍钴锰铬锡合金切割成尺寸为5mm×5mm×2mm的长方体，用砂纸磨去表面的切割痕迹，在振动样品磁强计中测试其相变行为。未掺杂Cr的Ni43Co7Mn38Sn11试样的磁热曲线如图1，掺杂Cr的Ni43Co7Mn38Cr1Sn11试样的磁热曲线如图3所示，加3T的磁场时，合金马氏体相变温度为245K，母相与马氏体相的磁化强度之差为85Am2/kg，而未掺杂Cr的Ni43Co7Mn38Sn11试样的磁化强度之差为60Am2/kg。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Cr掺杂提高NiCoMnSn变磁性能的哈斯勒合金，其特征在于：该合金化学式为Ni50‑xCoxMn50‑y‑zCrzSny，其中5≤x≤7，9≤y≤12和0.5≤z≤1.5。
【技术特征摘要】
1.一种Cr掺杂提高NiCoMnSn变磁性能的哈斯勒合金，其特征在于：该合金化学式为Ni50-xCoxMn50-y-zCrzSny，其中5≤x≤7，9≤y≤12和0.5≤z≤1.5。2.根据权利要求1所述的合金，其特征在于：该合金化学式为Ni43Co7Mn39-zCrzSn11，其中z＝0.5,1,1.5。3.根据权利要求2所述的合金，其特征在于：该合金化学式为Ni43Co7Mn38Cr1Sn11或者Ni43Co7Mn38.5Cr0.5Sn11或者Ni43Co7Mn37.5Cr1.5Sn11。4.制备权利要求1-3任意一项所述合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按照合金化学...
【专利技术属性】
技术研发人员：许云丽，潘礼庆，杨栋超，代智文，刘敏，黄秀峰，鲁广铎，邬丰羽，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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