【摘 要】
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在磁性形状记忆合金中,温度、应力和磁场都可能诱导马氏体相变或者马氏体变体重排,从而带来巨大的应变效应、吸放热效应、磁感生应变以及输运性质等物性的剧烈变化。此类材料在磁机、磁电、磁制冷等多个领域具有巨大的应用前景。耦合应力和磁场、应力和温度,共同作用于磁性形状记忆合金,能够有效的改善和提高材料的某些应用性能:比如能够扩大磁场诱导马氏体相变的温区等。巨磁致伸缩材料在磁场下能够提供巨大的应力和应变。将巨
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在磁性形状记忆合金中,温度、应力和磁场都可能诱导马氏体相变或者马氏体变体重排,从而带来巨大的应变效应、吸放热效应、磁感生应变以及输运性质等物性的剧烈变化。此类材料在磁机、磁电、磁制冷等多个领域具有巨大的应用前景。耦合应力和磁场、应力和温度,共同作用于磁性形状记忆合金,能够有效的改善和提高材料的某些应用性能:比如能够扩大磁场诱导马氏体相变的温区等。巨磁致伸缩材料在磁场下能够提供巨大的应力和应变。将巨磁致伸缩材料与磁性形状记忆合金复合,能够在不借助外加装置的情况下,给磁性形状记忆合金施加应力,将磁场和应力共同作用于磁性形状记忆合金。本论文工作首先围绕Tb0.27Dy0.73Fe1.9/Fe复合材料和Tb1-xNdxFe3（x=0-1）系列合金展开。研究巨磁致伸缩材料在形成复合材料后,烧结工艺对磁致伸缩性能的影响。进而将磁性形状记忆合金与巨磁致伸缩材料复合,研究在巨磁致伸缩材料提供应力作用下,应力和磁场耦合作用对磁性形状记忆合金的物性影响。通过实验取得了一些对材料实际应用具有指导意义的结论,主要发现如下:对Tb0.27Dy0.73Fe1.9/Fe复合材料磁致伸缩性能的研究发现,等离子烧结过程中的压应力会对材料的磁致伸缩性能产生影响,垂直于压力方向的磁致伸缩性能优于平行于压应力方向的磁致伸缩性能。Tb0.27Dy0.73Fe1.9/Fe复合材料的饱和磁致伸缩系数随着Fe含量的增加而降低,然而当Tb0.27Dy0.73Fe1.9和Fe的体积比为4:1时,复合材料在低场的磁致伸缩并未降低,可见Fe的加入的确起到了辅助外加磁场增强磁化的作用。利用电弧熔炼合成了Tb1-xNdxFe3（x=0-1）系列合金,研究发现当Nd含量低于0.6时,合金的主相均为Pu Ni3型立方结构。磁性测量表明,合金的饱和磁化强度随着Nd含量的增加呈现出先降低而后增加的变化趋势。磁致伸缩测量的结果发现,Nd掺杂合金的饱和磁致伸缩均低于Tb Fe3合金的饱和磁致伸缩,然而在磁场低于2000 Oe时,Tb0.6Nd0.4Fe3合金的磁致伸缩性能却优于Tb Fe3合金的磁致伸缩性能,该合金有望成为低场应用磁致伸缩的候选材料。对于Ni52Mn24.5Ga23.5/Tb0.27Dy0.73Fe1.9与Ni52Mn24.5Ga23.5/Tb Fe1.9等离子烧结体马氏体相变特性的研究发现,Tb0.27Dy0.73Fe1.9与Tb Fe1.9掺入后扩大了马氏体相变温区,并且对马氏体相的结构产生了影响。然而,等离子烧结体的马氏体相变并未受到外加磁场的影响,与同成分Ni52Mn24.5Ga23.5/Tb0.27Dy0.73Fe1.9粘结体对比发现,该类等离子烧结体中马氏体相变行为是受到Tb0.27Dy0.73Fe1.9合金居里温度处自发形变的影响。
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