ni基鐵磁性形狀記憶合金的結(jié)構(gòu)磁性及馬氏體相變分析

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1、原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果。除對(duì)己經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文不包含任何他人或集體已經(jīng)發(fā)表的作品內(nèi)容，也不包含本人為獲得其他學(xué)位而使用過(guò)的材料。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人或集體，均込］文中以明確方式標(biāo)明。本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：缸磊））名H期：/｛、馬、？與關(guān)于學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)的說(shuō)明本人先傘了解wJ北工業(yè)大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的以F規(guī)定：學(xué)校有權(quán)采用彫印、縮印、日描、數(shù)字化

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3、?磁致伸縮材料和形狀記憶合金。最近?發(fā)現(xiàn)了許多具有多種功能的新材料，如鐵磁鐵電材料，鐵電形狀記憶合金，鐵磁性形狀記憶合金。在本文工作中，我們更尖注鐵磁形狀記憶材料，它存在著一個(gè)大磁場(chǎng)誘導(dǎo)應(yīng)變和馬氏體相變。1.1形狀記憶合金形狀記憶效應(yīng)(ShapeMemoryEffect,SME)是指，某些具有熱彈性或應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變的材料處于馬氏體狀態(tài)，并進(jìn)行在一定限度的變形后，在隨后的加熱并超過(guò)馬氏體逆相變的臨界溫度時(shí)，材料能完全回復(fù)到變形前的形狀和體積的性質(zhì)。這類合金可恢復(fù)的應(yīng)變量最高可達(dá)8%以上，比一般材料

4、要高得多【T形狀記憶合金的分為三類門(mén)?單程記憶效應(yīng)：合金形狀發(fā)生改變后，即使溫度再被冷卻到低于Ms溫度?其形狀保持不變?這種只能記憶高溫態(tài)形狀的現(xiàn)象成為單程記憶效應(yīng)。2.雙程記憶效應(yīng)：合金可以記憶住高溫時(shí)的形態(tài)，又可記憶住低溫時(shí)形狀，即冷卻到溫度低于Ms后，合金自發(fā)地恢復(fù)到初始塑性形變后所具有的形狀，成為雙程記憶效應(yīng)。3?全程記憶效應(yīng)：加熱時(shí)記憶高溫相形狀，冷卻時(shí)變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹牡蜏叵嘈螤?，稱為全程記憶效應(yīng)。某些合金中具有形狀記憶效應(yīng)這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)?可以追溯到1938年美國(guó)哈佛大學(xué)的A.B.

5、Greningerh和Mooradian在Cu-Zn合金中發(fā)現(xiàn)了馬氏體的熱彈性轉(zhuǎn)變，即在加熱與冷卻過(guò)程中?馬氏體會(huì)隨之收縮與長(zhǎng)大。1951年張祿經(jīng)和T?A?Read報(bào)道了原子比為1:1的CsCI型AuCd合金在熱循環(huán)中會(huì)反復(fù)出現(xiàn)可逆相變。數(shù)年后?T?A?Read又和M?W?Burkard在InTi合金中發(fā)現(xiàn)了同樣的可逆相變。一直到60年代初，這種觀察到的形狀記憶效應(yīng)只看作是個(gè)別材料的特殊現(xiàn)象。直到1963年發(fā)現(xiàn)TiNi合金具有形狀記憶效應(yīng)之后，對(duì)形狀記憶合金材料的研究才進(jìn)入了一個(gè)新的階段。70年代初

6、*又發(fā)現(xiàn)AuAINi合金也具有良好的形狀記憶效應(yīng)。到1975年左右，相繼開(kāi)發(fā)出具有形狀記憶效應(yīng)的合金達(dá)20多種。從80年代以后，形狀記憶合金成了許多國(guó)家的熱門(mén)學(xué)科。1.2鐵磁性性形狀記憶合金磁性形狀記憶合金（MagneticShapeMemoryAlloy,MSMA）也稱之為鐵磁性形狀記憶合金。它是一類新型形狀記憶材料，不但具有傳統(tǒng)形狀記憶合金受溫度場(chǎng)控制的熱彈性形狀記憶效應(yīng)，而且具有受磁場(chǎng)誘發(fā)、控制的磁性形狀記憶效應(yīng)（MagneticShapeMemoryEffect,MSME）。這類材料具有如下

7、特點(diǎn)；合金兼有大的恢復(fù)應(yīng)變、大的輸出應(yīng)力、高響應(yīng)頻率和可精確控制的綜合特性，使其可能在大功率水下聲吶、微位移器、震動(dòng)和噪聲控制、線性馬達(dá)、微波器件、機(jī)器人等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用，有望成為壓電陶瓷和磁致伸縮材料之后的新一代驅(qū)動(dòng)與傳感材料。傳統(tǒng)的形狀記憶合金，例如TiNi基、Fe基、Cu基合金等，雖然它們具有較大的可逆恢復(fù)應(yīng)變和大的恢復(fù)力，但由于其受溫度場(chǎng)驅(qū)動(dòng)?其響應(yīng)頻率較低（約為1Hz左右）限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。與傳統(tǒng)的形狀記憶合金相比?電致和璇致伸縮材料雖具有較高的響應(yīng)頻率（~1000Hz左右），但可逆

8、應(yīng)變量較?。ㄗ詈玫拇胖律炜s材料Terfenal-D所能達(dá)到的最大應(yīng)變量也只有0.17%），而且脆性較大?不能滿足工程應(yīng)用中對(duì)驅(qū)動(dòng)部件的性能要求。開(kāi)發(fā)出來(lái)新型的高響應(yīng)頻率、大恢復(fù)應(yīng)變、大恢復(fù)力的新型驅(qū)動(dòng)功能材料已成為目前研究的焦點(diǎn)。國(guó)際上對(duì)鐵磁性形狀記憶合金的集中研究開(kāi)始于1996年?當(dāng)時(shí)麻省理工學(xué)院的O'Handley教授等人發(fā)現(xiàn)Ni2MnGa中可能產(chǎn)生很大的?類似磁致伸縮的磁感生應(yīng)變。之后，對(duì)這類材料的研究發(fā)展特別快，在這個(gè)領(lǐng)域的新材料和新功能的研究層出不窮。其中，