化學(xué)成分接近標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)計(jì)量比的Ni2MnGa磁性形狀記憶合金是一種對溫度場,力場和磁場敏感的新型智能材料,在多場下表現(xiàn)出多功能特性,如形狀記憶效應(yīng)、超彈性、磁致應(yīng)變及磁熱效應(yīng)等,這些特性為設(shè)計(jì)和開發(fā)多功能器件提供選擇。但該體系塊體合金具有本征脆性,難加工,而單晶的制備耗時(shí)成本高,制約了形狀記憶合金的發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用。本文采用玻璃包覆法制備Ni-Mn-Ga（Co,Cu）合金微絲,通過快速凝固,晶粒調(diào)控來改善其力學(xué)性能。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)研究了合金微絲的微觀結(jié)構(gòu)、超彈性、馬氏體相變、Wiedemann effect、力磁耦合條件下的磁致扭轉(zhuǎn)及聲發(fā)射行為,以通過性能研究和理論探索來發(fā)現(xiàn)新規(guī)律和新現(xiàn)象,為優(yōu)化合金性能和多功能設(shè)計(jì)提供實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。（1）初步研究了合金微絲超彈性、形狀記憶效應(yīng)、應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變。利用玻璃包覆法將塊體合金制備成微絲,直徑在15-400μm。研究發(fā)現(xiàn)室溫為奧氏體相Ni53Mn24Ga23（at.%）合金微絲,在循環(huán)拉伸測試中獲得高達(dá)14%可恢復(fù)應(yīng)變,～10%超彈性應(yīng)變,表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性。大應(yīng)變和超彈得益于應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變。轉(zhuǎn)變臨界應(yīng)力隨著循環(huán)次數(shù)的增加逐漸減小至... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?Ｎｉ－Ｍｎ－Ｇａ合金的晶體結(jié)構(gòu)??（ａ）?Ｌ２ｉ母相；（ｂ）母相與ＮＭ馬氏體的位向關(guān)系；（ｃ）?ＮＭ馬氏體；（ｄ）?５Ｍ馬氏體，??

１．３．１晶體結(jié)構(gòu)??Ｎｉ－Ｍｎ－Ｇａ合金的晶體結(jié)構(gòu)主要包括母相奧氏體結(jié)構(gòu)和馬氏體結(jié)構(gòu)，如??圖１．１所示［４＇Ｎｉ２ＭｎＧａ合金母相在馬氏體相變溫度以上具有立方Ｌ２，?Ｈｅｕｓｌｅｒ??結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)約０．５８３ｎｍ，空間群為／＾ｎｆｗ（Ｎｏ．２２５）。在Ｗｙｃｋｏｆｆ占位中，??Ｎｉ原子占據(jù)８ｃ?（０．２５，?０．２５，?０．２５）位置，Ｍｎ和Ｇａ原子則分別占據(jù)４ａ?（０，?０，?０）??和?４ｂ?（０．５，?０．５，?０．５）位置［４５’５０］。??，〇〇？?１〇｜〇１?丨０；＂?⑴則個??」家：寒：ｒ?Ｉ??？ＥＨ：－?藤綠??？?（ｄ）?（ｅ）??圖１．１?Ｎｉ－Ｍｎ－Ｇａ合金的晶體結(jié)構(gòu)??（ａ）?Ｌ２ｉ母相；（ｂ）母相與ＮＭ馬氏體的位向關(guān)系；（ｃ）?ＮＭ馬氏體；（ｄ）?５Ｍ馬氏體，??（ｅ）?７Ｍ馬氏體（Ｎｉ－灰色，Ｍｎ－黑色，Ｇａ－白色）［４９］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｏｆ?Ｎｉ－Ｍｎ－Ｇａ?ａｌｌｏｙｓ??（ａ）?Ｌ２ｊ?ｐａｒｅｎｔ?ｐａｈｓｅ，?（ｂ）?Ｔｈｅ?ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｔｈｅ?ｐａｒｅｎｔ?ｐｈａｓｅ?ａｎｄ?ＮＭ??ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ

體變體重排而導(dǎo)致應(yīng)變輸出，能量來源是馬氏體結(jié)構(gòu)的磁晶各向異性能＆，??即磁化過程中消耗能量差異，定義為沿著易磁化軸和難磁化軸之間磁化曲線??覆蓋的面積，如圖１．５?（ａ）所示［６５］。而Ｎｉ－Ｃｏ－Ｍｎ－Ｉｎ合金在磁場下可實(shí)現(xiàn)馬??氏體相變。Ｋａｉｎｕｍａ［６６］等在７０ｋ〇ｅ的磁場作用下誘發(fā)合金相變過程從鐵磁馬??氏體到順磁奧氏體，獲得２．９％的應(yīng)變，同時(shí)輸出ｌＯＯＭＰａ的應(yīng)力，這一能量??來源于母相和馬氏體相之間飽和磁化強(qiáng)度而導(dǎo)致的塞曼能，如圖１．５?（ｂ）所??７Ｊｎ?〇??（ａ）?（ｂ）?Ｐｈａｓｅ?１??Ｂ?Ｃ?／??．ｗｓ?＊１?／?Ｚｅｅｍａｎ?Ｅｎｅｒｇｙ??Ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｆｉｅｌｄ?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｉｅｌｄ??圖１．５磁感生應(yīng)變能量來源??（ａ）ＮｉＭｎＧａ中的磁晶各向異性能［６５］；?（ｂ）ＮｉＣｏＭｎｌｎ中的塞曼能［６６］??Ｆｉｇ．?１．５?Ｓｏｕｒｃｅ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｉｎｄｕｃｅｄ?ｓｔｒａｉｎ?ｅｎｅｒｇｙ??（ａ）?Ｍａｇｎｅｔｏ?ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ?ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ?ｅｎｅｒｇｙ?ｉｎ?ＮｉＭｎＧａ，?（ｂ）?Ｚｅｅｍａｎ?ｅｎｅｒｇｙ?ｉｎ?ＮｉＣｏＭｎｌｎ??而對于Ｎｉ－Ｍｎ－Ｇａ形狀記憶合金的磁致應(yīng)變行為，為了通過施加的磁場??激活鐵磁馬氏體相中的孿晶邊界運(yùn)動并且通過這種方法獲得磁致應(yīng)變，需滿??足孿晶應(yīng)力小于磁應(yīng)力，其由下式確定：??ＣＴｍａＧ－＾〇￣１Ｋｕ?（１．１）??式

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Wiedemann effect of Fe-Ga based magnetostrictive wires[J]. 李紀(jì)恒,高學(xué)緒,朱潔,包小倩,程亮,謝建新.  Chinese Physics B. 2012(08)

博士論文
[1]新型Ni-Mn-Ga磁致形狀記憶合金的晶體結(jié)構(gòu)與微結(jié)構(gòu)研究[D]. 從道永.東北大學(xué) 2008



本文編號：2964606