基于孪晶界移动的铁磁形状记忆合金相变动力学模型与分析

摘要

铁磁形状记忆合金是一类兼备铁磁性和形状记忆效应的多功能材料，其具有大输出应变、高响应频率等优越特性。铁磁形状记忆合金的磁性形状记忆效应源于磁场驱动下的马氏体不同变体间的重定向行为，基于此，本文从不同马氏体变体间的孪晶界上的能量守恒以及耗散方程出发，针对铁磁形状记忆合金棒材在外加横向磁场和纵向预应力作用下力磁耦合和马氏体重定向行为，给出了描述孪晶界移动的广义驱动力，并通过引入与之对应的热力学通量——马氏体变体质量分数建立了铁磁形状记忆合金马氏体变体重定向的马氏体变体质量分数的演化相变动力学模型。最后文中进行了的数值模拟和分析，给出了不同磁场或应力下马氏体变体质量分数与应力或磁场的变化曲线，以及应力-应变关系曲线和磁致应变曲线等，结果与实验吻合良好。