本发明属于哈斯勒合金材料加工领域，涉及铁磁形状记忆合金材料，特别提供了一种室温下为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金及其制备方法。
背景技术：
1、一直以来，环境和能源都是人们关注的热点问题。为缓解温室效应给环境带来的负担，同时响应节能减排和绿色环保的倡导，研发一种能够取代传统气体压缩制冷技术的新型制冷技术成为行业的迫切需求之一。磁制冷技术是一种借助磁制冷材料在磁化和去磁过程中的磁热效应达到制冷目的的新型制冷技术。对比传统制冷技术，磁制冷技术具有更高的热效率、更绿色环保等优点，对实现低碳、节能、环保的生活生产方式有着重要意义。
2、铁磁形状记忆合金nimnga因其独特的形状记忆效应而被熟知，此外还具有显著的磁热效应(c.seguí,j.torrens-serra,e.cesari,et.al.,optimizing the caloricproperties of cu-doped ni-mn-ga alloys,materials 2020,13(2),419)，即在外磁场驱动下表现出较大的温度变化，因此可作为新一代的磁制冷材料。nimnga合金的磁热效应与其马氏体相变、磁性转变、择优取向以及马氏体变体组态特征紧密相关。研究表明，当合金中的结构和磁性转变温度接近即将发生磁-结构耦合转变时，合金的磁热效应明显提高(m.pasquale,c.p.sasso,l.h.lewis,et.al.,magnetostructural transition andmagnetocaloric effect in ni55mn20ga25 single crystals,physical review b 2005,72(9),094435)，这也成为了目前优化合金磁热效应的主流方法之一。
3、nimnga单晶合金的性能优异但制备成本高昂且加工困难，多晶合金成本低廉但受复杂的晶体学取向制约性能较差，因此目前的研发重点在于简化多晶合金的晶体学取向以改善其性能。合金中取向复杂多样的马氏体变体之间相互的钉扎作用会阻碍变体间的孪晶界面移动，进而增加结构转变和磁性转变的阻力，导致难以获得显著的磁控功能特性。因此，相比于单晶合金，多晶合金表现出的性能往往不尽如人意。但是考虑到单晶合金的制备成本高昂、制备工艺复杂、尺寸受限，通常利用应力场训练的加工方式增强多晶合金取向性进而优化其性能。然而，nimnga多晶合金中存在大量晶体学取向不同的马氏体变体，应力场训练加工过程中除孪生/去孪生还需中间马氏体相变共同协调变体间变形，由此引入的第二相马氏体和单一变体再取向路径极大地限制了应力场训练简化马氏体组态的效率，成为合金组织调控和性能优化的瓶颈问题。由此可见，调控马氏体微观组织，简化马氏体变体组态，增加合金的各向异性，对获得具有优异磁控功能行为的合金意义重大。
4、合金中马氏体常呈现五层(5m)、七层(7m)调制和非调制(nm)结构。过去十多年来，人们对马氏体变体组态调控的研究已获得许多进展。例如，已有研究结果表明，应力场训练和应力-温度场训练可以有效地简化nimnga合金的马氏体组态，增强合金取向性，从而提高合金性能。其中，roth等(s.roth,u.gaitzsch,m.et.al.,magneto-mechanicalbehaviour of textured polycrystals of ni-mn-ga ferromagnetic shape memoryalloys,advanced materials research,2008,52:29-34)和gaitzsch等(u.gaitzsch,m.s.roth,et.al.,a1％magnetostrain in polycrystalline 5m ni-mn-ga,actamaterialia,2009,57(2):365-370)沿三个互相垂直的方向对定向凝固ni50mn29ga21合金进行了多个循环的压缩，降低了去孪生应力，在0.7t磁场下分别获得了0.5％和1％的磁感生应变；mcleod和giri等在分别对ni2mnga(a.k.giri,b.a.paterson,m.v.mcleod,et.al.,effect of crystallographic alignment on the magnetocaloric effect in alloysnear the ni2mnga stoichiometry,journal of applied physics 2013,113(17),17a907)、ni2.16mn0.84ga(m.v.mcleod,a.k.giri,b.a.paterson,et.al.,magnetocaloricresponse of non-stoichiometric ni2mnga alloys and the influence ofcrystallographic texture,acta materialia 2015,97,245-256)和ni2mn0.76cu0.24ga(m.v.mcleod,d.bayer,z.turgut,et.al.,significant enhancement of magnetocaloriceffect in a nimncuga heusler alloy through textural modification,journal ofapplied physics 2020,127(22),223906)多晶合金进行了应力-温度场训练后发现，前两者的磁熵变分别提高了79％和84％，而后者的绝热温变提高了67％，表明训练加工后多晶合金的磁热性能得到了显著的增强。
5、得益于成分调控诱发磁结构耦合转变和应力-温度场训练形成择优取向的双重强化，nimnga系多晶合金的磁热性能得到了显著的提升。然而，这种双重强化主要优化了多晶合金的绝热温变，对其磁制冷工作温度区间并没有显著扩宽。此外，应力-温度场双场耦合训练的周期较长，且对设备条件要求较高。
6、因此，如何更全面地优化nimnga磁制冷多晶合金的磁热性能并缩短训练周期，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
1、鉴于此，本发明的目的在于提供一种室温下为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金及其制备方法，以更全面地优化nimnga多晶合金的磁热性能并缩短训练周期。
2、本发明一方面提供了一种室温下为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3、(1)配制室温下均为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金并熔铸，得到铸态合金，其中，x为cu或co；
4、(2)对所述铸态合金进行喷铸，之后进行定向凝固，得到具有预取向的多晶合金；
5、(3)对所述具有预取向的多晶合金进行均匀化退火处理；
6、(4)在室温下，对均匀化退火处理后的合金进行应力场训练，得到实现磁热性能多重优化的室温下为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金，其中，应力场训练的压缩方向平行于定向凝固方向，压缩变形量为3～7％。
7、优选，步骤(1)中，所述室温下均为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金按照原子百分比，包括如下成分：ni：50～55％、mn：17～20％、ga：25％、x：0.8～7.5％。
8、进一步优选，步骤(2)中，所述定向凝固的加热温度为1250℃，拉拔速率为50μm·s-1。
9、进一步优选，步骤(3)中，所述均匀化退火处理的温度为900～1100℃，时间为24～48h。
10、进一步优选，步骤(3)中，所述均匀化退火处理为水淬。
11、本发明还提供了一种室温下为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金，所述室温下为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金采用上述制备方法制备而成。
12、本发明提供的室温下为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金的制备方法，可以更全面地优化nimnga多晶合金的磁热性能并缩短训练周期，具体地：结合合金化、多级相变和择优取向三种强化机制可以综合优化多晶合金磁热性能；利用应力场训练引入中间马氏体相变，可以在增强磁-结构耦合的同时扩宽磁热温度区间；借助应力场训练优化合金磁热性能，可以在保证强化效果的同时缩短了优化周期，降低了优化成本。
13、本发明提供的室温下为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金的制备方法，基于合金化、多级结构转变和形成择优取向强化机制，借助定向凝固、后续热处理和应力场训练，使多晶合金在训练前后的磁热性能提升60～90％以上，1.5t外加磁场下绝热温变可达-2.34k，磁热温度区间由4.3k扩宽到7k，且处理周期大幅缩短。该制备方法可以强化nimnga-x固态制冷材料的磁热性能，在日常生活、工业产业和航空航天等领域有广泛的应用。
1.室温下为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.按照权利要求1所述的室温下为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述室温下均为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金按照原子百分比，包括如下成分：ni：50～55％、mn：17～20％、ga：25％、x：0.8～7.5％。
3.按照权利要求1所述的室温下为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述定向凝固的加热温度为1250℃，拉拔速率为50μm·s-1。
4.按照权利要求1所述的室温下为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述均匀化退火处理的温度为900～1100℃，时间为24～48h。
5.按照权利要求1所述的室温下为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述均匀化退火处理为水淬。
6.室温下为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金，其特征在于：采用权利要求1至5中任一项所述的室温下为马氏体相的nimnga-x磁制冷多晶合金的制备方法制备而成。
