磁場誘發超彈性材料的研究

《磁場誘發超彈性材料的研究》是依託北京航空航天大學，由王敬民擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：磁場誘發超彈性材料的研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：王敬民
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

超彈性材料在航空航天、機械電子、工業儀表、生物醫學等領域具有廣闊套用前景。現有超彈性材料均為應力誘發超彈性，其回響頻率低，不能滿足較高頻場合的需求。新型鐵磁形狀記憶合金不僅具有大磁致應變效應，而且基於鐵磁性奧氏體的穩定性，實現了磁控奧氏體相變，並獲得多功能特性，已成為國際研究熱點。本項目提出在鐵磁形狀記憶合金中通過磁控鐵磁馬氏體相變，引發磁場誘發超彈性這一新的物理效應。.本項目擬基於NiMnGaCu合金從鐵磁馬氏體到順磁奧氏體的相變，闡明磁場對相變溫度的影響規律；研究磁場誘發馬氏體相變的溫度相關性；揭示磁場誘發超彈性的臨界磁場驅動力關鍵控制因素，包括馬氏體結構類型、磁晶各向異性、磁有序狀態、晶體取向等內稟因素，和溫度、預應力等外界因素；明確磁場誘發超彈性的微觀組織演變過程；探討磁場誘發超彈性的頻率特性。從而，研製出磁場誘發超彈性材料，實現超彈性材料的快速回響，具有重要的理論意義和套用前景。

結題摘要

本項目設計了鐵磁性超彈合金NiCuMnGa，系統研究了該合金系的相結構、馬氏體相變、磁性能和磁相變等特徵。揭示了NiCuMnGa合金的馬氏體相變溫度和磁性轉變溫度與成分的相關性，建立了反映上述關係的數學方程式，發現了Cu取代Ni對馬氏體和奧氏體相居里溫度的反向作用現象，進而通過成分設計和相變次序調控，獲得了結構轉變和磁性轉變共同發生的磁結構耦合相變，實現了磁場誘發馬氏體相變。在此基礎上，通過進一步最佳化成分，採用不同原子間的相互取代，利用尺寸效應和電子濃度對相變溫度作用效果的補償效應，在寬成分範圍內均獲得了磁結構耦合相變和磁場誘發馬氏體相變。此外，我們還發現，Cu添加在保持NiMnGa合金熱彈性馬氏體相變的同時，還能顯著提高NiMnGa多晶合金韌性。上述研究成果在Applied Physics Letters等期刊上發表SCI收錄論文12篇，做學術會議報告4次。