铁磁形状记忆合金Ni2MnGa的力—磁耦合行为实验研究

论文摘要

铁磁形状记忆合金（Ferromagnetic Shape Memory Alloy,简称FSMA）是一种新型功能材料,具有强铁磁性,大磁诱发应变,温控和磁控形状记忆效应,响应频率接近压电陶瓷,输出应变和应力接近温控形状记忆合金等很多优点,在执行器领域有广泛的应用前景。本文对铁磁形状记忆合金Ni2MnGa在外加磁场和应力作用下的力-磁耦合行为进行了较系统的实验研究。首先,对文献中所涉及的铁磁形状记忆合金Ni2MnGa单晶磁诱发应变产生的微观机制和行为进行了较为系统的论述。Ni2MnGa合金具有伪弹性行为,在磁场较低时（1＜H＜3 kOe）,表现出局部伪弹性行为;Ni2MnGa单晶由于具有择优取向的马氏体变体,在外磁场作用下能够产生大的磁诱发应变,力—磁耦合作用较强。其次,笔者利用自行设计的实验装置对外加磁场、应力场共同作用下的铁磁形状记忆合金Ni2MnGa多晶的磁-力学特性进行了实验测试与研究,分别获得了两种组分Ni52Mn27Ga21和Ni54Mn25Ga21多晶样品在不同磁场倾角、不同预加应力下的磁化曲线和磁滞回线;以及不同外加磁场及磁场倾角下的应力-应变曲线和磁致应变曲线等磁-力学特性曲线。结果表明铁磁形状记忆合金多晶沿样品轴向所测的饱和磁化强度随磁场倾角的增大而减小,施加预应力并不显著影响样品的磁化曲线和磁滞回线;各种角度时不同磁场对两种多晶样品的应力-应变关系影响均很小;Ni2MnGa多晶力—磁耦合作用较弱。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• §1.1 应用背景
• 1.1.1 铁磁形状记忆合金的发展
• 1.1.2 铁磁形状记忆合金的性能
• 1.1.3 铁磁形状记忆合金的应用
• §1.2 研究现状
• 1.2.1 铁磁形状记忆合金的实验研究现状
• 1.2.2 铁磁形状记忆合金的本构研究现状
• §1.3 本文工作
• 第二章 铁磁形状记忆合金
• 2MnGa铁磁形状记忆合金'>§2.1 Ni₂MnGa铁磁形状记忆合金
• 2.1.1 FSMA内部结构
• 2.1.2 FSMA磁学性能
• 2.1.3 FSMA力学性能
• 2MnGa单晶马氏体再取向'>§2.2 Ni₂MnGa单晶马氏体再取向
• 2.2.1 样品和测试
• 2.2.2 恒定应力下磁场诱发马氏体再取向
• 2.2.3 恒定磁场下应力诱发马氏体再取向
• 第三章 铁磁形状记忆效应
• §3.1 磁诱发应变的基本原理
• 3.1.1 孪晶界原则
• 3.1.2 磁晶各向异性
• 3.1.3 磁场诱发的孪晶界的移动
• 3.1.4 材料组分对相变温度的影响
• 2MnGa合金中的温控形状记忆效应'>3.1.5 Ni₂MnGa合金中的温控形状记忆效应
• §3.2 磁诱发应变变形机制
• 3.2.1 磁诱发应变
• 3.2.2 磁伪弹性
• 3.2.3 局部磁伪弹性
• 3.2.4 样品历程及热处理效应
• 2MnGa多晶的力-磁行为测试'>第四章 Ni₂MnGa多晶的力-磁行为测试
• §4.1 实验测试
• 4.1.1 实验样品
• 4.1.2 实验设备及器材
• 4.1.3 实验过程
• §4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 磁学特性
• 4.2.2 力学特性
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 致谢