铁磁形状记忆合金NiMnGa马氏体重定向的细观力学模型与分析

摘要

基于细观力学和热力学方法，本文分析了NiMnGa铁磁形状记忆合金在磁场和应力诱导下的马氏体重定行为与磁致应变效应。NiMnGa合金由于发生相变有着较强的力学和磁学上的各向异性特征，为一非均匀材料。从细观角度出发，我们采用经典的Eshelby等效夹杂理论和Mori-Tanaka场平均方法，将各向异性的马氏体看做两个材料常数不同的各向同性材料。认为发生相变的合金材料为两相材料，将一种马氏体相看作夹杂相，另一种马氏体相看作基体相；同时考虑了不同夹杂形状和材料各向异性对马氏体重定向行为的影响，建立了铁磁形状记忆合金较为一般的马氏体变体重定向的细观力学模型。模拟了球形和椭球形两种不同的夹杂以及考虑其各向异性情形下的力磁耦合特性，并与实验测量值进行了对比，结果表明：本文考虑夹杂形状和各向异性等因素的预测结果与以往模型相比有较好改进，并与实验更为接近。