NiMn基Heusler合金马氏体相变行为调控研究(4)
1.2.3 NiMn基Heusler合金在马氏变体在磁场下的重新排列
上面已经提到在形状记忆效应大部分是由于马氏体变体在磁场作用下的重新排列产生，具体原因如下：以NiMnGa为例，在高对称奥氏体转变为低对称马氏体时，马氏体内部形成孪晶界，以协调无扩散型马氏体相变所产生的应力。由于马氏体具有强的磁各向异性，在磁场下，马氏体的磁矩会趋向于排列在易磁化轴方向，而孪晶界两边马氏体孪晶易磁化轴方向显然不同，如图1.2所示，当在其中一个方向加上磁场时，孪晶界两边的马氏体能量将不同。由此形成的能量差将在孪晶界上施加一个磁致应力，从而为孪晶界的移动提供驱动力。如果这个磁致应力大于孪晶变体重新排列所需要的应力，孪晶边界就会移动，使得易磁化轴平行于磁场方向的晶体长大而使易磁化轴其它方向晶体缩小，像图1.2中那样，从而导致样品宏观的磁致应变。理想情况下，当磁场强度到达一个临界值时，马氏体变体的易磁化轴都会沿磁场方向排列，同时磁致应变也达到最大。图1.2示意性的给出了外场作用下孪晶的重新排列。图1.2中，马氏体内箭头方向为易磁化轴的方向，外部标H的箭头为外场的的方向。再外加磁场去除后，变形依然存在，所以要使合金在使用是发生可逆应变，需要改变外磁场方向或有外力的作用 [1,4,9]。
图1.2 外场作用下马氏体变体中孪晶重新排列示意图
1.2.4 NiMn基Heusler合金马氏体行为调控及国内外研究现状
1.3选题目的与研究内容
NiMn基Heusler合金马氏体相变行为决定了其应用的环境，应用前景。而Heusler合金的成分很大程度上影响了甚至是决定了Heusler合金的相变行为，如居里温度，相变温度，马氏体相变以合金磁相变的耦合等，而且成分对合金的硬度等物理性能也有影响。
本课题研究成分对于结构相变与铁磁相变的影响以及结构相变与铁磁相变的耦合规律。在对目前国内外研究现状了解的情况下，主要研究成分对于NiMnSn合金相变行为的影响，具体为成分对于马氏体相变温度，磁性能，磁熵大小的影响。研究过程为先进行几组NiMnSn三元合金的成分设计，对其性能进行测量。而后选取性能较好的一组成分，对其用第四种元素Cr去取代成分中的Mn，进行成分设计，而后对相变行为进行测量。研究成分变化对于马氏体相变温度，磁转变温度，磁熵的影响规律。对已有的理论进行验证及补充。
合金使用真空电弧炉熔炼，真空甩带机制备。试验采用差示扫描量热仪(DSC)测试试验合金的马氏体转变温度，X射线衍射仪分析合金的马氏体相结构。采用振动样品磁强计(VSM)测量试验合金的M-T和M-H特性，研究合金的磁性能。