Ni-Mn-Ga單晶磁學(xué)和力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、Ni-Mn-Ga 合金是繼傳統(tǒng)形狀記憶材料和磁致伸縮材料之后開發(fā)出來(lái)的一類新型功能材料——鐵磁形狀記憶材料，其顯著特征是它的馬氏體孿晶變體可以由外加磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)重新排列或退孿晶化而顯示出磁致應(yīng)變；它不僅具有傳統(tǒng)形狀記憶合金的溫控形狀記憶效應(yīng)和大輸出應(yīng)變，還兼有鐵磁性、大磁致應(yīng)變以及高響應(yīng)頻率等特點(diǎn)，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文采用金相組織觀察、差熱掃描分析、磁致應(yīng)變測(cè)量等手段，觀察了馬氏體相變以及逆相變的過(guò)程，探討了不同的熱磁預(yù)

2、處理工藝對(duì)Ni-Mn-Ga 單晶馬氏體相變溫度、磁學(xué)和力學(xué)性能的影響，分析了靜態(tài)橫向磁場(chǎng)取向?qū)岽盘幚砗驨i-Mn-Ga 單晶磁學(xué)和力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　 (1) Ni-Mn-Ga 單晶在加熱冷卻過(guò)程中呈現(xiàn)出典型的熱彈性馬氏體相變特征，熱滯后很小，只有幾度。外加磁場(chǎng)可以明顯增強(qiáng)馬氏體相變所產(chǎn)生的應(yīng)變。另外，磁場(chǎng)對(duì)Ni-Mn-Ga 單晶馬氏體相變溫度有一定影響，將單晶試樣加熱到居里溫度和馬氏體相變溫度之間，在試樣未發(fā)

3、生奧氏體－馬氏體相變前施加磁場(chǎng)并冷卻至室溫，可以提高試樣的馬氏體相變開始溫度。而將試樣加熱到居里溫度之上，施加相同的磁場(chǎng)從高于居里溫度冷卻至室溫，對(duì)試樣的馬氏體相變溫度影響不大。
　　 (2) 熱磁預(yù)處理對(duì)Ni-Mn-Ga 單晶磁學(xué)和力學(xué)性能有著顯著影響。單晶試樣在磁場(chǎng)作用下從高于居里溫度冷卻至室溫，在此基礎(chǔ)上測(cè)量獲得的正向應(yīng)變、可逆應(yīng)變和磁化強(qiáng)度的變化（磁化強(qiáng)度在應(yīng)力誘發(fā)馬氏體退孿晶化期間的變化）
　　 比在經(jīng)歷順磁－

4、鐵磁相變后但未發(fā)生馬氏體相變前施加磁場(chǎng)的試樣的相應(yīng)值要小很多。這是由于在磁場(chǎng)作用下從高于居里溫度冷卻至室溫過(guò)程中，試樣中的磁疇在磁場(chǎng)作用下獲得擇優(yōu)生長(zhǎng)，導(dǎo)致形成擇優(yōu)取向的超大磁疇和強(qiáng)磁晶各向異性。這種強(qiáng)磁各向異性在隨后馬氏體相變期間影響馬氏體疇的排列方式，這種排列方式不同于在奧氏體－馬氏體相變時(shí)施加磁場(chǎng)誘導(dǎo)出的準(zhǔn)單疇馬氏體，從而使得該試樣中的正向應(yīng)變、可逆應(yīng)變和磁化強(qiáng)度的變化都比較小。(3) 外加靜態(tài)橫向磁場(chǎng)取向?qū)岽盘幚砗驨i-Mn-

5、Ga 單晶磁學(xué)和力學(xué)性能也具有顯著影響。一旦試樣經(jīng)過(guò)熱磁處理，它的磁學(xué)和力學(xué)性能將強(qiáng)烈地依賴于所施加磁場(chǎng)的方向，并且試樣的可逆應(yīng)變與橫向磁場(chǎng)取向的余弦值存在簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。這種現(xiàn)象是由于預(yù)先的熱磁處理在Ni-Mn-Ga內(nèi)部誘導(dǎo)馬氏體孿晶形成一個(gè)穩(wěn)定的擇優(yōu)生長(zhǎng)方向，該方向上的馬氏體孿晶體積分?jǐn)?shù)明顯占優(yōu)勢(shì)。當(dāng)橫向磁場(chǎng)沿著該擇優(yōu)方向時(shí)，磁致應(yīng)變和磁化強(qiáng)度的變化很顯著。保持縱向不變而旋轉(zhuǎn)樣品，當(dāng)橫向磁場(chǎng)與擇優(yōu)生長(zhǎng)方向垂直時(shí)，在橫向磁場(chǎng)方向的馬氏