定向凝固铁磁形状记忆合金力-热-磁耦合试验研究

摘要

铁磁形状记忆合金兼具大输出应变与高响应频率等综合特性，是新一代驱动与传感材料。采用定向凝固方法制成的多晶铁磁形状记忆合金，制备简单、成本低，该方法亦已得到广泛研究与应用。定向凝固的多晶铁磁形状记忆合金具有很多优越的性能，晶粒取向趋向于定向凝固方向，力学性能呈现明显的各向异性。
　　本文以相对于定向凝固方向呈不同切割方位的多晶Ni-Mn-Ga试样为研究对象，为了提高该材料在外场作用下的宏观应变，首先沿试样的两个互相垂直的方向交替施加压应力进行力学训练，这样可以增大晶粒尺寸，减少马氏体变体个数，减少孪晶界迁动的相互干扰，有利于马氏体变体孪晶界在外场作用下移动，从而获得较大的宏观应变。
　　力学训练后，首先根据该材料的特性，制定试验方案。然后分别研究测试了试样在恒压应力作用下的磁致应变曲线、恒磁场作用下的应力-应变曲线和恒磁场作用下的温度-应变曲线，磁场分别平行于试样的长度方向和垂直于试样的长度方向作用。试验结果表明试验曲线呈现非线性、滞后性和各向异性力学行为。根据试验结果，进一步分析了应力、磁场、温度和切割角等耦合因素对材料力学行为的影响，总结得到一些有益的结论，为该材料在工程中的应用提供相应指导。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 形状记忆合金

1.3 铁磁形状记忆合金

1.4 多晶Ni-Mn-Ga的实验研究

1.5 本文研究的主要内容

第二章 定向凝固Ni-Mn-Ga试样的准备及力学训练

2.1 材料的定向凝固制备

2.2 材料的热处理

2.3 试样材料的设计

2.4 材料的参数测定

2.5 材料的力学训练

2.6 应变片的粘贴

2.7 本章小结

第三章 定向凝固Ni-Mn-Ga磁致应变试验结果与分析

3.1 引言

3.2 试验设备及实验方案

3.3 试验结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 定向凝固Ni-Mn-Ga应力诱导应变试验结果与分析

4.1 引言

4.2 试验设备及实验方案

4.3 试验结果与讨论

4.4 理论分析

4.5 本章小结

第五章 定向凝固Ni-Mn-Ga温度诱导应变试验结果与分析

5.1 引言

5.2 实验设备及试验方案

5.3 试验结果与讨论

5.4 实验结果分析

5.5 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文