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《内蒙古科技大学》 2007年
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稀土磁性形状记忆合金Ni-Mn-Ga的相变和性能研究

李永清  
【摘要】: Ni-Mn-Ga合金是Heusler合金中唯一兼有铁磁性和形状记忆效应的材料。通常的形状记忆合金是非铁磁性的,其形状和尺寸的变化受控于温度和应力。Ni-Mn-Ga合金的形状记忆效应除了受温度、应力的影响外,还可以通过磁场来控制。利用磁场改变马氏体的取向,可以产生大的磁感生应变。这一性能特点决定了这种材料在传感和驱动元件中发挥突出的作用,所以受到人们的普遍关注。然而,该材料相变行为复杂,磁感生应变不稳定,力学性能和加工性能差以及居里温度偏低等原因使其应用受到限制。本文在赵增祺等人对稀土Ni-Mn-Ga合金研究的基础上,研究了稀土在合金中存在的位置和状态以及稀土对合金马氏体相变和磁性能的影响形式;研究了稀土Ni-Mn-Ga合金的马氏体相变和磁感生应变。重点研究了以下几个方面: 研究了Ni_(50)Mn_(29)Ga_(21)Tb_x(x=0,0.05,0.1,0.2,0.4,1.2)合金的显微组织。实验结果表明,当x0.2时,Tb主要聚集在晶界处,在晶内有零星的分布,随着稀土Tb的增加,析出相逐渐变的粗大。 研究了Ni_(50)Mn_(29)Ga_(21)Tb_x(x=0,0.05,0.1,0.2,0.4,1.2)合金的相变特性和饱和磁化率。随着稀土Tb的增加,相变点略有升高,饱和磁化率略有降低。 研究了Ni_(50)Mn_(25+x)Ga_(25-x)Tb_(0.5)(x=0,1.5,3,4.5,6,7.5)合金的马氏体相变。随着Mn原子的增加Ga原子的减少,相变点升高,其原因是:Mn原子的增加Ga原子的减少,降低了形核所需的化学自由能,从而使相变点升高。 研究了Ni_(50)Mn_(25+x)Ga_(25-x)Tb_(0.5)(x=0,1.5,3,4.5,6,7.5)合金的磁感生应变。随着Mn原子的增加Ga原子的减少,晶体结构对称性降低,磁晶各向异性增大,导致磁感生应变增加。 总之,稀土元素Tb的加入使得Ni-Mn-Ga合金的力学性能提高,同时基本保持其它性能基本不变;通过调整Mn、Ga含量,Ni_(50)Mn_(32.5)Ga_(17.5)Tb_(0.5)合金相变温度达到484K,零压1120KA/m磁场下,磁感生应变达到-2.868%,具有很好的应用前景。
【学位授予单位】:内蒙古科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG139.6

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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