NiFeGaCo形状记忆合金单晶纤维的弹热效应

【作者】 陈海洋； 从道永； 王沿东；

【机构】 北京科技大学新金属材料国家重点实验室；

【摘要】 基于一阶可逆马氏体相变机制的弹热制冷技术具有能效高、环境友好等特征,被认为是一种非常有潜力取代气体压缩制冷的新技术。弹热制冷的核心是开发高性能的弹热材料。目前课题组研制的Ni-Mn-Ti-B多晶块体合金在室温附近可获得-31.5 K的巨绝热温变,等温熵变高达45 J/kg·K,远超现有合金[1]。另外,研制的Co-V-Ga定向凝固合金在室温可得到-18.7K的大绝热温变,这是目前报道的最为接近DSC理论计算值(-19.9 K)的合金[2]。然而这些合金都是高度有序的L21结构金属间化合物,具有强的各向异性,可开动的滑移系较少,同时晶界处的结合力也较弱,在加载时很容易在晶界处萌生裂纹导致材料过早失效。课题组通过玻璃包覆法可快速制备出轴向具有[001]bcc择优取向的NiFeGaCo单晶纤维[3],制备的Ni43Fe18Ga27Co12单晶纤维直径均一、柔韧性极佳,完全克服了金属间化合物所存在的多晶脆性问题。研究表明,该纤维的超弹具有窄的应力滞后,弹热循环过程中具有低的能量损耗。另外,直径纤细的纤维具有大的比表面积,在加载/卸载过程中能够很好的在表面释放应力,减小了应力集中,因此具有优异的弹热循环稳定性。同时,纤维大的比表面积也有助于提高热交换速率,提高弹热制冷效率。综上,通过玻璃包覆法制备单晶纤维为寻找高性能弹热材料开辟了新思路。更多还原