铁磁形状记忆合金Ni50Mn28.5Ga21.5单晶变体强磁场处理及磁致应变

采用光子加热悬浮区熔法制备出直径7 mm、长60 mm的Ni50Mn28.5Ga21.5单晶.分别切割成8.1 mm×4.3mm×4.4 mm和直径7mm,长38.9 mm的两块单晶体,利用10 T强磁场进行变体处理获得近似单变体,并获得了5.2%的大磁致应变.磁致应变压力效应的测试表明,随压应力增大,孪晶再取向的临界磁场强度增大,磁致应变降低.     

铁磁性形状记忆合金

Ni1 96 Mn1 18Ga0 86 磁性形状记忆合金〔1〕　近年来对Ni Mn Ga系磁性形状记忆合金进行了广泛的研究 ,因为这一合金具有相当大的磁性形状记忆效应。这一合金的结晶结构可以通过改变成分来加以控制 ,在具有调制 5R5层或 7R7层结晶结构的合金中观察到了磁性形状记忆效应。因此 ,研究了Ni Mn Ga磁性形状记忆合金马氏体相的结晶结构和孪晶的形成。研究时采用了非化学计量的Ni1 96Mn1 18Ga0 86 合金锭 ,经过均匀化 (12 73K× 72h)和有序化 (10 70K× 4 8h)退火之后 ,沿平行于奥氏体{ 10 0 }面的平面切取 10× 10× 7mm单晶试样经磨削和…     

镁单晶沿不同取向压缩的变形机制分子动力学研究

基于分子动力学理论,建立沿C轴以及10 10(垂直C轴)方向进行单轴压缩的模型,结合两种模型的应力-应变曲线,分析镁单晶沿不同取向压缩的微观变形机制。结果表明,沿C轴压缩时模型的压缩弹性模量较大,说明该取向难变形。且该模型先发生基面不全位错滑移(柏氏矢量b→1=1/3 10 10)以及锥面位错滑移(柏氏矢量b→2=1/6 02 23),其次在位错畸变区形核产生{10 11}孪晶。此外,在晶体内部观察到两种不同类型的{10 11}孪晶变体。沿垂直C轴方向压缩过程中,首先会形成大量的紊乱点,为位错以及孪晶的产生提供形核点。进一步加载时,会出现{10 12}孪生过程,且{10 12}孪晶迅速吞噬基体,模型变为沿C轴方向压缩变形,最后在位错堆积的畸变区形核生成{10 11}二次孪晶。     

形状记忆合金中的马氏体变体在外场下的再取向和再分布机制

利用相场方法研究了马氏体变体在循环应力作用下再取向和再分布的微观机制。模拟结果表明,随着外应力的增加,在孪晶界面会出现母相的形核和长大,以此实现变体间的转化,这是3种变体转化为2种变体的主要再取向机制;卸载后消失的变体在孪晶界面重新形核并长大以完成系统内微观组织的再分布。在Mn-Cu合金中这种机制是控制循环载荷下形状记忆效应产生的主要机制。     

Ni52Mn24Ga24金属间化合物的单晶生长和磁性功能

研究了Ni52Mn24Ga24合金单晶在磁场作用下能产生的目前最大的磁致伸缩应变,发现了该材料的双向相变应变效应以及磁场对此的增强现象,在1.2T磁场的作用下,可逆的相变应变达4%以上,实现这一结果的关键条件是马氏体变体的择优取向。报道了获得马氏体变体的择优取向样品的单晶生长特性和后处理方法,根据前人报道的理论模型分析了实验结果,指出磁感生应变的物理机制是磁场提供的Zeeman能驱动变体间孪晶界的移动。     

Ni53.2Mn22.6Ga24.2单晶的磁控形状记忆效应和磁控超弹性特性

证实了Ni53.2Mn22.6Ga24.2单晶发生的两步马氏体相变行为是完全热弹性的.在磁场作用下,该材料的马氏体相变和中问马氏体相变展现出相同的应变特征,且具有磁控双向形状记忆效应.磁场下应力-应变特性的测量结果表明,磁场不但对压应力诱发马氏体相变过程中变体重取向所需应力的大小有影响,而且使原来不可逆的形变成为可逆,这种磁控超弹性特性预示了该合金用作磁控超弹性元器件材料的可能性.     

热处理工艺对制备粘结Ni52Mn24.4Ga23.6磁体的影响

采用真空感应熔炼法制备了多晶Ni52Mn24．4Ga23．6合金,用粉末压缩压制的方法制作粘结Ni52Mn24．4Ga23．6磁体;通过显微组织观察和差热分析(DSC)的方法研究了不同的浇铸方式和退火工艺对多晶Ni52Mn24．4Ga23．6合金铸锭组织和性能的影响。结果表明,缓慢冷却的合金液能得到晶粒粗大的合金铸锭;两步退火工艺能使合金铸锭具有确定的马氏体转变点,并促进马氏体变体的形核和长大。     

热处理制度对Ni53Mn23.5Ga21.5Ti2合金显微结构和相变行为的影响

研究了不同热处理工艺下Ni53Mn23.5Ga21.5Ti2铁磁性形状记忆合金的显微结构和相变行为.利用SEM、TEM、DSC和XRD等考察了Ni53Mn23.5Ga21.5Ti2合金中热处理制度对马氏体相变和组织结构的影响.结果表明:Ni53Mn23.5Ga21.5Ti2合金经1273 K,5 h热处理时有序度最高,呈单相结构.合金经1123 K,24 h热处理后在晶内和晶界上弥散分布着大量的析出相.经1473 K,5 h热处理时合金有序度很低,说明此时合金部分或全部熔化.在不同的热处理制度下合金的晶体结构并不改变,仍呈现5M的马氏体晶体结构.     

NiAl合金相变伪弹性的分子动力学模拟

利用ＮｉＡｌ合金的嵌入原子势,进行了Ｂ２的结构ＮｉＡｌ单晶中相变伪弹性的分子动力学模拟,模拟过程中系统的径向分布函数和键连线原子分布图的变化表明,在外加拉应力的作用下,Ｂ２结构的奥氏体Ｌ１０结构的马氏体转变,马氏体在长大过程中发生了变体间的转化与合并,不同取向的变体之间由于自协调效应形成共格的孪晶界面,当外加拉应力释放以后,首先沿着变体的孪晶界面,马氏体逐渐收缩,随着马氏体－奥氏体界面的不断迁移,     

Ti—5Al—2Mo—3Zr合金中的精细结构

Ti-5Al-2Mo-3Zr合金淬火组织为初生α相加六方马氏体α′相。α中呈现零散位错线、位错列、位错对排列及位错网络等精细结构。全位错的Burgers矢量为1/3<11(?)0>型。α′中可观察到三种孪晶形态,即多边形薄片孪晶,沿马氏体长度方向的孪晶及沿宽度方向的孪晶,均为{10_(?)1}型。在此合金中鉴定出“三孪晶取向”关系,即一片马氏体与内部孪晶及相邻马氏体片,两两互成镜像的三种取向孪晶。除正常孪晶面{10(?)1}外,还存在一个与之垂直的对称面{10(?)3}。更有甚者,这三种孪晶均与β相成Burgers关系,这对了解此合金的马氏体转变机制,提供了重要线索。     

Ti含量对Ni53Mn23.5Ga23.5-xTix铁磁性形状记忆合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、示差扫描热分析、交流磁化率测试和室温压缩试验等方法系统研究Ti含量对Ni53Mn23.5Ga23.5-xTix (x=0, 0.5, 2, 3.5, 8, 15)合金的显微组织、相变行为、力学行为和磁学特性的影响规律。结果表明：Ti元素在合金中的极限固溶度低于15%;随着Ti含量的增加,合金的相变温度和断裂强度及断裂应变先逐渐增加后降低,其断裂方式由沿晶断裂转变为穿晶断裂再到沿晶断裂;而合金的居里温度随Ti含量的增加逐渐降低     

单晶Ni52Mn16．4Fe8Ga23．6的磁控形状记忆效应和磁感生应变

用磁悬浮冷坩埚提拉设备沿[001]方向生长了组分为Ni52Mn16.4Fe8Ga23.6的单晶,通过磁增强相变应变和磁感生应变的测量研究了该材料磁控形状记忆效应和磁感生应变的温度稳定性。结果发现该材料不但具有大的自发相变应变、磁增强相变应变和磁感生应变,而且磁感生应变具有很好的温度稳定性,从265K到100K,饱和磁感生应变的最大减小量不超过10％。另外,实验也发现磁感生应变量最大的方向是沿晶体母相的[001]方向(即单晶生长方向)。根据合金形状记忆的特点和磁场诱导应变的机理对实验结果进行了分析和讨论。     

单晶Ni_(52)Mn_(24)Ga_(24)的磁感生应变和磁增强双向形状记忆效应

铁磁性Heusler合金Ni2 MnGa是近年开发的磁控制功能材料 ,已发现该材料结合马氏体相变可以产生大磁致伸缩 (磁感生应变 )和磁控制形状记忆效应两种应用功能。用磁悬浮冷坩埚提拉设备沿 [0 0 1]方向生长了组分为Ni52 Mn2 4 Ga2 4 的单晶。室温时沿该单晶样品 [0 0 1]方向加磁场 ,在该方向获得了 - 0 6 %的大磁感生应变。当磁场方向垂直于 [0 0 1]方向时 ,样品在 [0 0 1]方向的磁感生应变值为 0 5 %。同时该单晶样品在室温附近还具有可由磁场增强和控制的双向形状记忆效应。无磁场作用时 ,降低温度 ,样品在发生马氏体相变时 ,在 [0 0 1]方向产生1 2 %的收缩形变。随后升高温度 ,反马氏体相变时样品以同样的应变量膨胀 ,恢复到原来的形状 ,显示了特有的无需外应力协助的自发的双向形状记忆效应。其温度滞后只有 10℃。如果在样品的 [0 0 1]方向加一个偏磁场 ,其形状记忆的应变量随磁场的增强而增大。在磁场为 1 2T时可达 4%。而当磁场转向 [10 0 ]方向时 ,形状记忆的应变可以改变符号。本文指出产生大磁感生应变和磁增强双向形状记忆效应的关键是马氏体变体的择优取向。     

Ni52Mn21+xGa27-x(x=0-5)磁性形状记忆合金的相变

研究了非化学计量成分的多晶Ni52Mn21+xGa27-x(x=0-5)系列合金的热弹性马氏体相变和磁相变.合金的马氏体相变温度Ms随Mn含量的增加而升高,当x＞4时,Ms已经升高到室温以上,而马氏体相变滞后△T随z的增大而减小;合金的磁相变温度TC随z增加而升高,但变化范围不大,在z＞2后,Tc保持在348 K左右.实验获得了一种具有实用前景的合金成分--Ni52Mn25Ga23合金,其马氏体相变温度在室温以上,相变滞后仅为5 K.     

磁性形状记忆合金Ni54Mn21Ga24.75Sm0.25的马氏体相变研究

本文通过内耗和交流磁化率,研究了多晶合金Ni54Mn21Ga25的马氏体相变特征,分析了稀土元素Sm对合金中间马氏体相变影响。研究结果表明,添加Sm使合金Ni54Mn21Ga24的马氏体相变温度提高到室温以上,并且降低了合金的温度滞后,在低磁场下Sm对合金磁感生应变影响不大。     

Ni_(54)Mn_(25)Ga_(15)Al_6高温形状记忆合金的微观组织和相变行为(英文)

研究Ni54Mn25Ga15Al6高温形状记忆合金的微观组织、马氏体相变特性、力学性能和形状记忆效应。通过与Ni54Mn25Ga21合金对比,分析添加第四组元Al对Ni-Mn-Ga合金性能的影响。结果表明:Ni54Mn25Ga15Al6合金为单一的四方结构非调制马氏体相并呈片状的马氏体孪晶板条形貌。该合金的马氏体相变开始温度超过190°C,具有发展成为高温形状记忆合金的潜力。在Ni-Mn-Ga合金中添加Al会降低马氏体相变温度,这主要归因于Al添加引入的晶格尺寸因素的改变。添加Al元素能有效提高合金的强度和塑性,但降低合金的形状记忆性能。     

Texture and training of magnetic shape memory foam

Magnetic shape memory alloys display magnetic-field-induced strain (MFIS) of up to 10% as single crystals. Polycrystalline materials are much easier to create but display a near-zero MFIS because twinning of neighboring grains introduces strain incompatibility, leading to high internal stresses. Pores reduce these incompatibilities between grains and thus increase the MFIS of polycrystalline Ni–Mn–Ga, which after training (thermo-magneto-mechanical cycling) exhibits MFIS as high as 8.7%. Here, we show that this training effect results from a decoupling of struts surrounding pores in polycrystalline Ni–Mn–Ga during the martensitic transformation. To show this effect in highly textured porous samples, neutron diffraction measurements were performed as a function of temperature for phase characterization and a method for structure analysis was developed. Texture measurements were conducted with a magnetic field applied at various orientations to the porous sample, demonstrating that selection of martensite variants takes place during cooling.     

Formation of texture of Ni48Mn31Ga21 polycrystalline alloy by thermal simulation pack rolling technology

1 Introduction Heusler type Ni2MnGa magnetic shape memoryalloy, which is a new kind of functional material withferromagnetism and thermoelastic martensitictransformation, attracts the interests of many people allover the world in recent years. The alloy …     

定向凝固Ni_(47)Mn_(32)Ga_(21)多晶合金的结构、相变及磁特性

采用定向凝固方法制备了Ni47Mn32Ga21多晶合金,通过XRD谱和金相照片研究合金的结构,通过对合金磁化强度与温度关系、电阻与温度关系、磁化曲线和磁感生应变曲线的测量分析,研究了合金的相变、磁化特性及磁感生应变特性。结果表明:Ni47Mn32Ga21合金在室温(298K)时为四方结构马氏体相,晶格参数a=b=0.593 8 nm,c=0.553 1 nm。合金的马氏体相变起始温度Ms和终止温度Mf分别为309 K和295 K,逆马氏体相变起始温度As与终止温度Af分别为306 K和319 K,居里温度TC为365 K。室温无压力下,Ni47Mn32Ga21合金有较好的双向可恢复磁感生应变,其饱和磁感生应变值达到-700×10-6。