1、磁控形狀記憶合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloys，MSMA)是近幾年興起的新型功能材料，Co-Ni基合金不僅具有良好的塑性和加工性能、也具有顯著的磁各向異性和高的飽和磁矩。本文從Co-Ni-Al平衡相圖出發(fā)，結(jié)合不同溫度的等溫截面圖及凝固規(guī)律，考察合金基體在不同成分范圍下的相組成及不同熱處理工藝和不同制備工藝下的相組成及形態(tài)變化，研究不同相狀態(tài)下的合金相變特性。用快速凝固技術(shù)制備C

2、o-Ni-Al和Co-Ni-Al-X(X=Si/Sn)鐵磁性記憶合金，希望能夠通過(guò)合金化以及適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に噷?shí)現(xiàn)顯微組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提高合金磁性能、簡(jiǎn)化加工工藝最終獲得合適的磁控形狀記憶合金。通過(guò)光學(xué)顯微鏡、SEM、FE-SEM、XRD等手段，探討晶體結(jié)構(gòu)、形貌特征、相結(jié)構(gòu)的變化;通過(guò)DSC、Tc溫度測(cè)量，結(jié)合Miedema模型與Chou模型對(duì)Co-Ni-Al-Si體系合金熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，預(yù)測(cè)合金化后可能形成的多元化合物，探討合金化和

3、熱處理工藝對(duì)合金相變特征的影響。采用VSM、顯微硬度測(cè)量研究合金磁性能和力學(xué)性能隨成分和熱處理工藝變化的變化趨勢(shì)。本文還對(duì)Co-Ni-Al體系合金添加Sn元素，研究該合金在微應(yīng)力作用下的應(yīng)變特征。希望能為制備出具備良好的機(jī)械加工性能和優(yōu)良形狀記憶性能的Co-Ni基磁控形狀記憶合金打下試驗(yàn)基礎(chǔ)。主要的試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論如下:
　　1、采用快速凝固技術(shù)制備Co38Ni34Al28-xSix(x=0，1，3，5，7，9)合金，隨著Si含量增

4、加，合金顯微組織變化趨勢(shì)由β+γ雙相組織→β+M→M+E→M相組織。合金鑄樣中共晶組織的比例隨著Si含量增加先是增加又逐步減少，當(dāng)合金中Si含量為5at％時(shí)，其顯微組織為馬氏體相與共晶相共同存在，鑄樣合金中在Si含量小于5at％時(shí)，共晶成分逐步遞增;當(dāng)Si含量在大于5at％繼續(xù)增加時(shí)，合金中的共晶相組織又趨于減少。Si的添加，獲得單一馬氏體相組織所需的淬火溫度逐步降低。Si的添加能促進(jìn)馬氏體相形成，并導(dǎo)致γ相消失，從而有利于形成大的磁致

5、應(yīng)變。
　　2、采用快淬甩帶法制備Co38Ni34Al23Si5和Co38Ni34Al19Si9合金，兩合金均由共晶體和馬氏體構(gòu)成。在自由面上，Co38Ni34Al23Si5合金中共晶體的比例較大，Co38Ni34Al21Si7合金中馬氏體的比例高。能譜測(cè)量結(jié)果表明，馬氏體區(qū)域的Co含量比共晶區(qū)Co含量高，而Si、Al元素含量則相對(duì)減少。
　　3、合金相變溫度測(cè)試結(jié)果表明:添加Si元素使合金的馬氏體相變溫度明顯提高，隨著Si

6、含量的增加，合金在室溫下基本處于馬氏體相結(jié)構(gòu);合金的淬火處理提高了合金馬氏體相變溫度和逆相變溫度，淬火溫度越高，合金的馬氏體相變溫度提高越明顯。
　　4、合金居里溫度（Tc溫度）測(cè)量結(jié)果表明:Si的添加，合金的居里溫度開(kāi)始呈上升趨勢(shì)，當(dāng)Si含量增加至5at％時(shí)，合金的Tc溫度均達(dá)到最高值。隨著Si含量的繼續(xù)增加，合金的Tc溫度開(kāi)始下降。對(duì)于合金的甩帶試樣，Si含量為5at％的居里溫度明顯高于Si含量為9at％甩帶試樣;合金淬火溫度

7、的提高使合金的Tc溫度升高，Si含量相同的條件下，居里溫度和淬火溫度成線(xiàn)性關(guān)系。Co-Ni-Al-Si四元合金體系的Miedema模型計(jì)算的形成焓表明，該合金體系在Si含量為5at％～7at％時(shí)，合金的形成焓達(dá)到最負(fù)值，說(shuō)明該合金體系在Si含量為5at％～7at％時(shí)晶體結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。用Si元素替代Al，Si含量為5at％～7at％時(shí)合金達(dá)到最佳性能。
　　5、合金的飽和磁化強(qiáng)度與熱處理?xiàng)l件及其組織結(jié)構(gòu)有關(guān)。Co38Ni34Al28-

8、xSix合金磁滯回線(xiàn)測(cè)試結(jié)果表明，合金均呈軟磁特性。當(dāng)Co38Ni34Al28-xSix基體為單一均勻相時(shí)，飽和磁化強(qiáng)度Ms逐步提高。對(duì)于鑄態(tài)合金，添加Si元素后，整體上使合金的飽和磁化強(qiáng)度降低。當(dāng)合金經(jīng)過(guò)熱處理后，基體以馬氏體相組織為主時(shí)，合金的飽和磁化強(qiáng)度明顯提高。當(dāng)Si含量較低時(shí)，合金需要通過(guò)較高溫度的熱處理才能獲得單一相基體;隨著Si含量的提高，合金通過(guò)較低溫度淬火處理即可獲得單一馬氏體相。
　　6、對(duì)合金磁晶各向異性常數(shù)

9、K1的測(cè)量與計(jì)算表明:因Co38Ni34Al28-XSix(x=0，1，3，5，7，9)合金中，馬氏體相組織的體積分?jǐn)?shù)隨著Si含量的增加或淬火溫度的提高而明顯增大，從而使合金的磁晶各向異性常數(shù)增大。
　　7、合金顯微硬度測(cè)量結(jié)果表明:與未添加Si元素合金鑄樣比較，1at％的Si含量的添加起到細(xì)晶強(qiáng)化作用，因此促使合金顯微硬度的提高，隨著Si含量提高，合金基體組織逐漸由β相轉(zhuǎn)變?yōu)镸+E相，馬氏體相組織的出現(xiàn)，合金的顯微硬度得到進(jìn)一步

10、提高;淬火處理使合金的顯微組織趨向馬氏體化，因此顯微硬度進(jìn)一步提高。
　　8、合金在應(yīng)力作用下的相變行為研究結(jié)果表明: Co38Ni34Al28-xSnx(x=1，2，3)三組合金在室溫環(huán)境下，施加0.2kg、1kg和2kg載荷均出現(xiàn)明顯的應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變，其中Co38Ni34Al27Sn1合金的應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變行為最為明顯。DSC測(cè)試結(jié)果表明，Sn的加入使合金的馬氏體逆相變的熱效應(yīng)增大;而同樣條件下，無(wú)添加Sn合金仍然保持母