铁磁形状记忆合金NiMnGa的界面运动及热滞后

铁磁形状记忆合金是一类新型的磁驱动功能材料。这类除具有普通形状记忆合金的大应变的特点外，还有压电陶瓷材料和传统磁致伸缩材料的快速响应的优点，是当前凝聚态学界和材料学界研究的热点之一。NiMnGa是铁磁形状记忆合金的典型代表，它不仅表现出大磁感生应变和热弹性双向形状记忆效应，而且相变表现出多样性的特点，具有丰富的物性。这类材料的磁感生应变的机制是磁场诱发孪晶变体的再取向，且在马氏体相变完成时双向形状记忆的应变量最大。通过调整材料的成分，同一个合金不但发生马氏体相变，而且在马氏体相变前还可发生预马氏体相变，或在马氏体相变后发生中间马氏体相变，表现出复杂的相变特征。材料展现的丰富物理性能，具有广阔的应用价值和应用前景。本工作采用提拉法制备了不同组分的单晶，对样品进行了电性测量、磁性测量、热学性质测量和结构分析，研究了材料的预相变特性、马氏体相变的界面运动、热滞后等物性，获得的主要结果如下：根据交流磁化率和差分量热扫描（DSC）测量数据，基于热力学理论，计算了相变温度分别在室温以下、室温附近、室温以上的三种铁磁形状记忆合金NiMnGa单晶马氏体相变过程中的相关能量，并进行了分析。结果进一步表明相变马氏体相变循环曲线的分支斜率由弹性能能决定，而相变热滞后起源于马氏体相变过程的母相和马氏体相界面运动的摩擦。对Ni50.3Mn24.5Ga25.2合金样品进行了多种形式的热处理，进行了交流磁化率和磁化强度测量。结果说明退火导致马氏体相变温度略有降低，对预相变温度有较大影响，明显地降低了预相变温度，对居里温度没有影响。低温淬火导致材料的居里温度降低，高温淬火处理对居里温度几乎没有影响；高低温淬火都导致预马氏体相变温度和马氏体相变温度降低。在更高的温度淬火，导致预相变征侯不明显或消失，可能的理由是在高温时破坏了材料的有序结构或高温淬火导致材料内存在在较大的内应力。对样品进行了不同温度下的磁化强度测量，结果表明马氏体相更难磁化，进一步表明马氏体相具有更大的磁晶各向异性。