定向凝固制備Ni-Mn-Ga合金及外場(chǎng)訓(xùn)練.pdf

1、當(dāng)今社會(huì)對(duì)高效能、小型化及微型化的電子器件和機(jī)械裝置的需求日益增大，迫切要求傳感材料具有更大的響應(yīng)應(yīng)變、更高的能量密度和更快的響應(yīng)速度。Ni-Mn-Ga系合金兼?zhèn)漭敵鰬?yīng)變大、響應(yīng)頻率高及磁激驅(qū)動(dòng)方便、易控制等特點(diǎn)而成為有前景的磁致驅(qū)動(dòng)材料。Ni-Mn-Ga系合金具備最佳性能的是單晶材料，然而單晶材料因?yàn)橹苽淅щy和成本高昂難以進(jìn)入實(shí)際運(yùn)用階段，所以制備接近單晶的強(qiáng)取向多晶合金對(duì)于這類合金走向?qū)嵱镁哂兄匾饬x。
　　本文對(duì)經(jīng)過(guò)定向凝固

2、制備的Ni50Mn28.5Ga21.5和Ni50Mn30Ga20多晶合金進(jìn)行結(jié)構(gòu)、組織、相變溫度及磁性能的研究，并進(jìn)一步對(duì)定向凝固N(yùn)i50Mn30Ga20合金進(jìn)行外場(chǎng)訓(xùn)練及磁感生應(yīng)變測(cè)量，主要結(jié)果如下：
　　(1)定向凝固N(yùn)i50Mn28.5Ga21.5合金中室溫下存在面心立方奧氏體和單斜5M馬氏體，馬氏體中存在孿晶和微孿晶。定向凝固N(yùn)i50Mn30Ga20合金中室溫下為單斜7M馬氏體，TEM觀察表明7M馬氏體復(fù)合型孿晶以(101

3、0)為孿生面，界面處的高分辨原子像的傅里葉變換圖中也觀察到兩個(gè)調(diào)制方向，且兩主斑點(diǎn)之間存在6個(gè)衛(wèi)星斑，明暗場(chǎng)像下觀察平行排列的馬氏體發(fā)現(xiàn)存在四種不同位相的馬氏體變體。
　　(2)定向凝固N(yùn)i50Mn28.5Ga21.5合金在50G下居里溫度為371.88K，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度在室溫附近;Ni50Mn30Ga20合金在50G下居里溫度為367.79K，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度在室溫之上，5000G的高磁場(chǎng)對(duì)該兩種合金的居里溫度影響不大。從低溫升到

4、高溫過(guò)程中，合金從鐵磁性馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F磁性?shī)W氏體，最后變?yōu)轫槾判詩(shī)W氏體，在相同磁場(chǎng)下，溫度越高，飽和磁化率越低。
　　(3)定向凝固N(yùn)i50Mn30Ga20合金在單應(yīng)力場(chǎng)多方向反復(fù)訓(xùn)練中，樣品隨著應(yīng)力變化會(huì)經(jīng)過(guò)孿晶界移動(dòng)激發(fā)階段、孿晶界移動(dòng)階段和孿晶界移動(dòng)完成階段，孿生應(yīng)變和殘余應(yīng)變值會(huì)隨沿著定向凝固方向的訓(xùn)練次數(shù)增加而增大。在熱機(jī)械雙場(chǎng)耦合訓(xùn)練中，當(dāng)壓力方向垂直于定向凝固方向的訓(xùn)練，前后織構(gòu)組分變化不明顯;當(dāng)壓力方向沿著定向凝固

5、方向訓(xùn)練，變體種類變少，形成了<010>∥載荷方向的強(qiáng)織構(gòu)，且織構(gòu)強(qiáng)度隨沿著定向凝固方向的訓(xùn)練次數(shù)增加而增大，經(jīng)過(guò)6個(gè)循環(huán)訓(xùn)練，樣品中主要存在<010>7M∥載荷方向這一種強(qiáng)織構(gòu)組分。三場(chǎng)耦合訓(xùn)練之后傾向得到單一類型變體(100)[010]，[010]∥載荷方向及磁場(chǎng)方向。
　　(4) Ni50Mn30Ga20合金隨著沿定向凝固方向單應(yīng)力場(chǎng)訓(xùn)練次數(shù)的增加，外加磁場(chǎng)方向垂直于定向凝固方向的磁感生應(yīng)變的值逐步增大;隨著熱機(jī)械訓(xùn)練的循環(huán)