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本文采用电阻测试、应变测量、金相分析、纳米压痕和X射线衍射等手段,分析了Ni52.2Mn24.4Ga23.4单晶马氏体相变特点、力学性能和晶体结构;采用唯象理论计算了Ni52.2Mn24.4Ga23.4马氏体相变的晶体学数据;计算了马氏体相变应力及弹性应变能,并初步分析了各种参数对相变应力、弹性应变能以及相变应力对材料性能的影响。 Ni52.2Mn24.4Ga23.4单晶马氏体相变的热滞后较小;马氏体相变时沿单晶生长方向产生膨胀应变,逆相变时为收缩应变。合金的母相为L21面心立方结构,马氏体为五层体心四方结构。奥氏体和马氏体的点阵常数分别为:a0=0.582nm;aM=bM=0.591nm,cM=0.557nm。 Ni52.2Mn24.4Ga23.4两片马氏体的平均弹性模量分别为82.15 GPa、88.0 GPa;平均硬度值分别为3.91 Gpa、3.60 GPa。不同测试位置以及不同马氏体片的力学性能存在差异。 计算得到的Ni52.2Mn24.4Ga23.4马氏体相变惯习面平行于[-0.02345-0.000192-0.02594],相变总应变为0.075581,切应变为0.074858,收缩应变为-0.010424;在{1 1 0}<1(?) 0>切变系中,点阵按(1 1 0)[(?) 1 0]切变方式进行切变时,母相与马氏体之间点阵的取向基本满足K-S关系。 马氏体模型的形状对相变应力及弹性能的计算值有很大影响。马氏体内相变压应力σ11的范围为:-32—-11MPa;拉应力σ33的范围为:3.4—18MPa。计算得到的弹性应变能范围为:26—200J/mol。相变应力的数值比较高,是热诱发马氏体相变过程中材料裂纹产生与扩展的重要原因。