Luận án Nghiên cứu cấu trúc và tính chất hợp kim nhớ hình nền Ni-Ti và Ni-Mn chế tạo bằng phương pháp nguội nhanh

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT HỢP KIM NHỚ HÌNH NỀN Ni-Ti và Ni-Mn CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGUỘI NHANH

Ngành:

Vật liệu điện tử

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu cấu trúc và tính chất của các hợp kim nhớ hình (SMA) và hợp kim nhớ hình từ tính (MSMA) nền Ni-Ti và Ni-Mn, được chế tạo bằng phương pháp nguội nhanh. Đây là những vật liệu thu hút sự quan tâm lớn do khả năng quay trở lại hình dạng ban đầu dưới tác dụng của nhiệt độ hoặc từ trường, với nhiều ứng dụng tiềm năng trong y sinh, hàng không vũ trụ, vi điện cơ, và tự động hóa.

Mặc dù hợp kim Ni-Ti được ứng dụng rộng rãi, chúng vẫn còn nhược điểm như độ biến dạng thấp, phản ứng chậm, dải nhiệt độ hoạt động hẹp và khả năng lặp lại kém. Luận án đã giải quyết vấn đề này bằng cách pha thêm các nguyên tố khác (như Cu, Zr, Hf, Co, Nb, Cr, Ga) để cải thiện các đặc tính trên, đồng thời nghiên cứu hợp kim nhớ hình entropy cao (HESMA) với độ bền và khả năng chịu nhiệt tốt.

Đối với MSMA nền Ni-Mn, luận án tập trung vào các hợp kim Heusler (Ni-Mn-Ga, Ni-Mn-Al) có hiệu ứng nhớ hình từ tính với thời gian phản hồi nhanh. Các nghiên cứu trước đây thường chế tạo hợp kim dạng khối, đòi hỏi xử lý nhiệt phức tạp. Phương pháp phun băng nguội nhanh được áp dụng trong luận án cho phép điều chỉnh sự hình thành pha và tính chất từ, phù hợp cho các ứng dụng thực tế như bộ truyền động và cảm biến.

Các đối tượng nghiên cứu cụ thể bao gồm hệ băng hợp kim Ni-Ti (như (Ni,Cu)-Ti, Ni-Cu-Ti-Zr-(Hf,Nb,Co,Cr,Ga)) và hệ băng hợp kim Ni-Mn (như (Ni,Co)-Mn-(Ga,Al)). Mục tiêu là chế tạo được các hợp kim có cấu trúc và tính chất đáp ứng yêu cầu cho nhiều lĩnh vực ứng dụng. Phương pháp nghiên cứu chủ yếu là thực nghiệm, sử dụng các kỹ thuật như nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử quét (SEM), phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX), phân tích nhiệt vi sai (DTA/DSC), đo từ nhiệt (M(T)/M(H)), đo độ cứng Vickers, và kiểm tra ứng suất-biến dạng kéo, khả năng chống ăn mòn.

Kết quả chính của luận án cho thấy đã chế tạo thành công các hợp kim nhớ hình nguội nhanh nền Ni-Ti và Ni-Mn. Đối với hệ Ni-Ti, nhiệt độ chuyển pha, độ bền kéo, biến dạng kéo và khả năng chống ăn mòn được tăng cường thông qua pha tạp. Hệ HESMA Ni-Cu-Ti-Zr-(Hf,Nb,Co,Cr,Ga) đạt nhiệt độ chuyển pha trên 500°C, độ bền kéo cao (~669 MPa) và khả năng chống ăn mòn nổi trội. Đối với hệ MSMA nền Ni-Mn, hầu hết các mẫu đều tồn tại chuyển pha cấu trúc martensite-austenite liên quan đến hiệu ứng nhớ hình và thể hiện tính từ mềm. Nhiệt độ chuyển pha cấu trúc và chuyển pha từ có thể điều chỉnh được bằng cách thay đổi nồng độ các nguyên tố như Co, Ga và Al.

Luận án cũng chỉ ra các hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm tăng độ biến dạng phục hồi của HESMA nền Ni-Ti và tăng cường cơ tính của các băng hợp kim nhớ hình từ tính nền Ni-Mn.

Mục lục chi tiết:

• Chương 1. Tổng quan về hợp kim nhớ hình nền Ni-Ti và Ni-Mn
• Chương 2. Các kỹ thuật thực nghiệm
• Chương 3. Cấu trúc và tính chất của hợp kim nhớ hình nền Ni-Ti
• Chương 4. Cấu trúc và tính chất của hợp kim nhớ hình nền Ni-Mn