【摘 要】
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Ni-Mn-Ga磁控形状记忆合金具有响应频率高、输出应变大等突出优势,有望在执行器以及传感器中得到广泛的应用,通过调控微观组织的方法获得性能优良的强取向Ni-Mn-Ga多晶合金势在必行。因此,本论文采用定向凝固技术制备了织构化的Ni50Mn28.5Ga21.5以及Ni50Mn30Ga20多晶合金,利用外场训练的方法优化合金的微观组织,探讨了外场训练对织构化Ni-Mn-Ga多晶合金微观组织及输出应变
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Ni-Mn-Ga磁控形状记忆合金具有响应频率高、输出应变大等突出优势,有望在执行器以及传感器中得到广泛的应用,通过调控微观组织的方法获得性能优良的强取向Ni-Mn-Ga多晶合金势在必行。因此,本论文采用定向凝固技术制备了织构化的Ni50Mn28.5Ga21.5以及Ni50Mn30Ga20多晶合金,利用外场训练的方法优化合金的微观组织,探讨了外场训练对织构化Ni-Mn-Ga多晶合金微观组织及输出应变的影响。主要结论如下:室温下,定向凝固Ni50Mn28.5Ga21.5合金由五层调制结构（5M）马氏体单相组成,其板条沿定向凝固方向排列,板条内部存在宽度为纳米级的细小板条;定向凝固Ni50Mn30Ga20合金由七层调制结构（7M）马氏体单相组成,其板条宽度小于5M马氏体。7M马氏体组织中存在四种马氏体变体,变体间具有三种典型的孪晶关系,变体相互交替且形成了[010]7M垂直于定向凝固方向的强织构组分。两合金原奥氏体均形成了沿定向凝固方向排列的粗大柱状晶组织,且具有<001>A平行于定向凝固方向的强择优取向。在定向凝固Ni50Mn28.5Ga21.5合金马氏体相变过程中沿定向凝固方向施加压载荷,会形成应力协调马氏体,随热-机械训练循环次数的增加,应力协调马氏体组织逐渐增多,自协调马氏体组织逐渐减少,最终仅残留极少量自协调马氏体。热-机械训练能促使5M马氏体去孪生过程的进行,减少马氏体变体数量,简化变体间的取向关系。定向凝固Ni50Mn30Ga20合金经热-机械训练后形成了应力协调马氏体组织,马氏体变体数量减少,获得了[010]7M平行于施加载荷方向的强织构组分。随热-机械训练循环次数的增加,应力协调马氏体组织逐渐增多,直至完全取代自协调马氏体组织,[010]7M平行于施加载荷方向的织构组分进一步加强,变体数量逐步减少,最终消除了复合孪晶,形成了简单双变体的马氏体组织且两变体之间为Ⅰ型孪晶关系。定向凝固Ni50Mn28.5Ga21.5合金经十次循环热-机械训练后,沿垂直载荷方向施加测量磁场时,磁致应变提高到0.58%;当测量磁场沿平行载荷方向施加时,磁致应变减小,并首次获得了 0.05%的可逆磁致应变。磁训练后的磁致应变也有所提高。定向凝固Ni50Mn30Ga20合金中相变应变仅有0.1%,当沿定向凝固方向施加1T磁场时,随循环次数的增多,相变应变逐步提高,经三次循环后,相变应变达0.16%。随着热-机械训练循环次数的增加,相变应变逐渐增大到0.21%（五次循环）、0.32%（十次循环）。
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