论文摘要：磁驱动形状记忆合金NiMnGa无调制马氏体结构单晶

本文采用高频感应悬浮区熔法和光学加热悬浮区熔法制备了Ni53Mn25Ga22、Ni54Mn25Ga21、 Ni55Mn25Ga20和Ni54Mn23Ga23四种不同成分的无调制马氏体结构NiMnGa单晶，采用X射线衍射（XRD）确定了其室温晶体结构，利用差示扫描热分析（DSC）和热重法（TG）确定了其马氏体相变温度和磁性转变温度，通过反复的热－机械处理，系统研究了单晶体的应力应变行为，利用自制的电涡流位移传感器磁致应变测量系统测定了近似单变体的磁致应变。 通过数理统计，推导出合金成分与马氏体相变开始温度的数学关系表达式。在成分三角形中，5M，7M和无调制结构马氏体分别位于各自的区域内，具有大磁致应变性能和磁热效应的合金在成分三角形中也有所体现，为设计具有某种特定性能的合金提供有力参考。 本论文所制备的四种成分NiMnGa合金在室温下均为无调制四方马氏体结构。通过光学金相显微镜在初始的长方体单晶样品表面观察到了自协作态的多变体孪晶组织，其马氏体呈板条状。压缩之后，自协作组织消失，相对于外力择优的变体体积增大，而其他变体收缩。同时，由于变体状态的改善和内应力的存在，马氏体的稳定性升高，逆马氏体转变温度AS，Af和温度区间（AS－Af）均增大。通过反复压缩，Ni53Mn25Ga22单晶样品1c1和1c2样品孪晶再取向过程在B向和C向之间进行，对应的应变值分别为10%和12%，而样品1c3的压缩过程中尺寸变化发生在A向和B向，对应的最大应变值达到13%，整个过程中第三方向尺寸变化不大。高温退火后孪晶应力恢复到40 MPa 和10 MPa。Ni53Mn25Ga22光子炉单晶A向孪晶应力由40MPa降至10MPa，在B向获得了5～10MPa的应力－应变平台，压缩过程中第三个方向的尺寸基本保持不变。退火后Ni55Mn25Ga20单晶的孪晶应力由150 MPa 降至100 MPa。在上述合金马氏体单晶样品的磁致应变实验中，采用不同的测量方法与手段，探索了在无调制马氏体结构NiMnGa单晶中取得大的磁致应变的可能性。 在经过预压缩的单晶体样品4b（Ni54Mn23Ga23）的C向测得了4.3％左右的磁致应变。对样品施加一定的预应力，相对于自由状态下测量样品的磁致应变性能有所提高，在无调制结构马氏体单晶样品4b（Ni54Mn23Ga23）中实现了应变由1.4％提高到4.3%。

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