NiMnGa合金的物性和孪晶界移动的能耗
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铁磁形状记忆合金是一类新型智能材料,耐磨复合板除具有传统形状记忆合金大应变、高推动力的特点外,还具有磁致伸缩材料和压电陶瓷材料的响应速度快和高效率的优点,是智能材料领域的研究热点之一。作为铁磁形状记忆合金典型材料的NiMnGa,不仅展现出了完全的双向形状记忆效应和大的磁感生应变,而且复合耐磨板马氏体相变表现出多样性的特点。
本论文采用提拉法制备不同组分的单晶,采用两步热处理工艺对样品进行退火处理,通过多种测量手段,如应变测量、电阻测量、交流磁化率测量、差分量热扫描分析等,系统研究了一些耐磨复合板成分的NiMnGa单晶及Fe掺杂的NiMnGa单晶的相关物性。
对提拉法生长的Ni46Mn35Ga19单晶的磁转变和马氏体相变同时发生的转变行为进行了系统表征,分析了这种同时发生的转变行为的内在机制及转变特点。在该合金中同时获得了应变量分别达-0.89%和-1.90%的自发的和磁增强的双向形状记忆效应。根据耐磨复合钢板合金形状记忆的特点和马氏体变体择优取向的机理,对实验结果进行了分析和讨论。
对Ni52Mn24.5Ga23.5和Fe掺杂的Ni52Mn16.4Fe8Ga23.6单晶样品,测量了不同温度下的磁感生应变,利用实验结果分析讨论了两种合金磁感生应变的温度稳定性。发现两种材料都具有较大的自发相变应变量和磁感生应变量。NiMnGa单晶的磁感生应变温度依赖性强,而Fe掺杂的NiMnGa单晶的磁感生应变具有较好的温度稳定性。根据合金的内禀机制,分析了复合耐磨钢板NiMnGa合金磁感生应变温度依赖性的原因。利用热动力学原理,计算了磁感生应变加载和卸载磁场一个循环过程中马氏体孪晶界移动的能量损耗,给出了能量损耗随温度变化的关系,结果表明磁感生应变量可定性反映一个循环过程中孪晶界移动的能量损耗。