论文部分内容阅读
磁驱动形状记忆合金NiMnGa不仅具有在温度作用下产生应变的特点,还具有在磁场作用下产生应变的特点,因此在科学和工程上有着重要的研究价值和广阔的应用前景,成为材料和物理领域的研究热点.基于NiMnGa合金相结构对合金应变性能的制约关系,为实现从合金成分设计(电子浓度)来预测获得大应变的可能性,研究合金相结构与电子浓度(e/a)的关系对获得大应变有重要的理论指导意义.我们设计并制备了四组NiMnGa合金,研究了合金相结构、马氏体相变温度、居里温度和电子浓度及其之间的关系.实验发现:NiMnGa合金马氏体相变温度随电子浓度的增加而增加.合金在室温下的结构随电子浓度(e/a)和马氏体相变温度(M<,s>)的变化存在四种状态,分别为奥氏体(A)、5层调制结构马氏体(5M)、7层调制结构马氏体(7M)和无调制结构马氏体(T).当e/a<7.60时,M<,s><280K,合金为A;当7.60<370K,合金为7M(5M);当e/a>7.70时,M<,s>>370K,合金为T.成功制备了在室温下具有无调制结构的Ni<,53>Mn<,25>Ga<,22>和Ni<,54>Mn<,23>Ga<,23>单晶体,并使之成为单变体.通过应力使合金马氏体孪晶发生再取向,获得了高达13.5％和15％的应变.这是目前国际上报道的最大应变.为使合金在低磁场强度作用下产生应变成为可能,对Ni<53>Mn<,23.5>Ga<,23.5>单晶进行热机械循环处理,使合金的孪晶界移动应力有效地由20MPa降低到4MPa.为使NiMnGa合金从基础研究走向实用化,开发一种成本低、制备效率高、性能好的NiMnGa晶体具有重要的工程应用价值.我们首次采用区熔法制备了NiMnGa取向晶体,其优点是制备速度快,样品尺寸大,并在取向晶体中获得了高达1.4％的相变应变和1.5％的磁场增强相变应变的优异性能.此外,结合已有模型,讨论了Ni<,51>Mn<,24>Ga<,25>单晶饱和磁致应变的影响因素及各影响因素随温度的变化规律.在此基础上,分析了饱和磁致应变随温度变化的原因.同时在Ni<,51>Mn<,24>Ga<,25>单晶中获得了0.6％的相变应变和1％的磁场增强相变应变.