稀土Ce对NiMnSn高温形状记忆合金相变与力学性能提升的研究

"稀土Ce对NiMnSn高温形状记忆合金相变和力学性能的影响" 本文主要探讨了稀土元素Ce在NiMnSn高温形状记忆合金中的作用，通过一系列实验研究了Ce的不同含量对合金微观组织、马氏体相变行为、常温力学性能以及形状记忆效应的影响。形状记忆合金是一种具有特殊性质的材料，能够在受热时恢复其先前的形状，这主要得益于马氏体相变。NiMnSn合金因其优异的高温性能而备受关注。 在实验中，研究人员利用光学显微镜、扫描电镜（SEM）、差示扫描量热分析仪（DSC）以及压缩试验等技术手段，深入分析了Ce掺杂后合金的特性变化。他们发现，Ce的加入能有效细化合金的晶粒，使得Ni-Mn-Sn-Ce合金的显微组织呈现基体与富稀土的第二相并存，且第二相沿晶界分布。这种结构改变对合金的性能有着显著影响。 进一步的热处理和相变研究表明，未经过高温处理的铸态Ni-Mn-Sn-Ce合金在冷却和加热过程中会经历多步热弹性马氏体相变和逆相变。这种多步相变是由Sn的偏析导致的成分不均匀性造成的。然而，通过高温热处理可以消除这种成分不均匀性，使得合金在后续的温度变化中只经历一步相变，从而简化了相变过程。 Ce含量的增加会提升NiMnSn合金的相变温度。在力学性能方面，适量的Ce添加可以显著增强Ni50Mn42Sn8合金的抗压强度，同时保持良好的形状记忆效应。这意味着，Ce的掺杂不仅提高了合金的强度，还保留了其形状记忆特性，这对于高温环境下的应用至关重要。 关键词涵盖了高温形状记忆合金、Ni-Mn-Sn体系、稀土元素Ce、马氏体相变。这些关键词反映了研究的核心内容，即Ce在改善NiMnSn合金性能方面的关键作用，特别是在提高相变温度和力学性能的同时，维持其形状记忆功能。这一研究成果对于理解稀土元素如何改变化学配比来优化形状记忆合金的性能提供了新的见解，也为设计和开发高性能的高温形状记忆材料提供了理论基础。