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单晶Ni-Mn-Ga孪晶界迁动机制研究及应力诱发马氏体相变模拟

彭志明  
【摘要】: Ni_2MnGa铁磁形状记忆合金既有大的可逆应变,又有较高的响应频率,作为一种新型的形状记忆合金受到了广泛的关注和研究。在晶体结构、基础磁学性能、合金中的相变以及磁致应变表象机制等方面,都取得了显著进展,但是对于决定形状记忆效应的微观机制尚未进行深入的探讨。本文通过内耗和高分辨透射电子显微镜等研究手段,对Ni_2MnGa马氏体中的界面结构进行了研究,讨论了影响孪晶界迁动的阻力因素以及得到较佳形状记忆效应的条件,最后,尝试使用有限元方法对Ni_2MnGa应力诱发马氏体相变进行了动态模拟和讨论。 对Ni_2MnGa马氏体的组织结构进行了观察,马氏体变体内部有条状的孪晶亚结构。当材料经历一次升降温,发生逆相变和马氏体相变后,新生成的马氏体变体的取向与原有变体的取向不同,浮凸相互交叉。预测如果对材料施加外力使之变成单变体马氏体,则具有最大的形状记忆效应。 通过透射电镜对Ni_2MnGa马氏体变体的观察及其重位点阵的计算说明,Ni_2MnGa马氏体不同变体之间的界面属于自由界面,并不存在孪生关系。在高分辨原子像中观察到大量的刃位错,结合文献预测,在外场作用下,位于{112}孪晶面上的位错会沿111方向运动,从而使孪晶界发生迁动,而其他位置的位错会对孪生位错的运动产生阻碍作用。在5M马氏体中观察到7M马氏体,这可能是由于两种调制结构之间转变所需的能量较低引起的。 通过内耗实验对Ni_2MnGa的相变行为和孪晶界迁动的动力学进行了研究。Ni_2MnGa


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