Ni-Mn-Ga-Gd高溫記憶合金薄膜的制備與組織結構.pdf

1、本文利用直流磁控濺射方法制備了Ni-Mn-Ga-Gd高溫記憶合金薄膜,采用原子力顯微分析、掃描電子顯微觀察、熱分析、X射線衍射分析、透射電子顯微觀察等手段,研究了制備工藝對薄膜表面形貌和化學成分的影響規(guī)律,以及不同退火工藝下的合金薄膜組織結構演化規(guī)律,闡明了晶粒尺寸對馬氏體相變行為的影響規(guī)律。
　　研究發(fā)現(xiàn)薄膜表面粗糙度和平均顆粒尺寸均隨著濺射時間的延長而逐漸增大。薄膜中Ni含量隨著濺射功率的增大而降低,Mn的含量隨著濺射功率的增

2、大而升高,隨著濺射時間的延長,薄膜的成分逐漸接近靶材成分。濺射功率在100W時薄膜表面粗糙度和平均顆粒尺寸較小,表面質量較高,此功率下薄膜的沉積速率為7.5nm/min。
　　研究結果表明隨著濺射功率的增大和濺射時間的延長,薄膜的晶化程度逐漸提高,在Ni含量較高的沉積態(tài)薄膜中出現(xiàn)了富Ni的?相,延長濺射時間后,?相消失。研究成分為Ni55.5Mn25.1Ga19.3Gd0.1薄膜的晶化行為,結果表明,薄膜的晶化溫度在400℃附近,

3、該薄膜的晶化激活能為255kJ/mol。
　　試驗結果表明Ni55.5Mn25.1Ga19.3Gd0.1薄膜在550℃進行常規(guī)退火后室溫組織從低溫時的母相轉變?yōu)?M馬氏體和?相共存,改變常規(guī)退火的保溫時間可以有效調控晶粒尺寸。對Ni55.5Mn25.1Ga19.3Gd0.1薄膜進行不同溫度的快速退火,在300℃快速退火的室溫組織為7M馬氏體和母相共存,350℃快速度退火時薄膜組織全部變?yōu)?M馬氏體,繼續(xù)提高快速退火溫度到650℃,

4、馬氏體類型變?yōu)榉钦{制的T馬氏體,快速退火能抑制?相的生成。改變快速退火的退火溫度可以調控晶粒尺寸。
　　透射電鏡觀察表明,在Ni55.5Mn25.1Ga19.3Gd0.1合金薄膜中7M馬氏體變體間呈(222)型孿晶關系,T馬氏體變體間呈(220)型孿晶關系。高分辨電鏡結果表明Ni55.5Mn25.1Ga19.3Gd0.1馬氏體變體之間界面清晰、平直且界面原子無明顯畸變,表現(xiàn)出良好的自協(xié)作形態(tài)。
　　熱分析結果表明,Ni55.