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本文针对Ni-Mn-Ga合金存在的实际问题,从多晶材料入手,研究了稀土在材料改性方面的作用,同时探讨了磁感生应变、Tb提高合金力学性能的机制。重点研究了以下几个方面:系统的研究了Ni50Mn29Ga21Tbx(x<1)合金的晶体结构。实验结果表明,室温下,Ni50Mn29Ga21Tbx(x<1)合金的晶体结构属于非调制型马氏体,稀土元素Tb的加入并没有改变Ni50Mn29Ga21的结构类型。
研究了Ni50Mn29Ga21Tbx(x<1)合金的金相组织。实验结果表明,稀土元素Tb的加入明显的减小了合金的晶粒尺寸,同时Tb主要聚集在晶界上,在晶内有零星的分布。
研究了Ni50n29Ga21Tbx(x<1)合金的相变特性。非化学计量的Ni50Mn29Ga21Tbx(x<1)比化学计量Ni2MnGa有更高的马氏体相变温度。
研究了Ni50Mn29Ga21Tbx(x<1)合金的力学性能。稀土元素Tb的加入可以显著的提高合金的力学性能,其原因有两方面:一方面,Tb的加入降低了对合金抗弯性能起有害作用的氧、硫等元素杂质;另一方面,Tb的加入起到了细化晶粒的作用。
研究了Ni50Mn29Ga21Tbx(x<1)合金的磁学特性。稀土元素Tb的加入对合金的居里温度和饱和磁化强度基本没有影响。
研究了Ni50Mn29Ga21Tbx(x<1)合金的磁感生应变性能。稀土元素Tb的加入最初可以使合金的磁感生应变性能提高,但是当x>0.1后,合金的磁感生应变性能开始下降。总之,稀土元素Tb的加入使得Ni2MnGa合金的马氏体相变温度和力学性能提高,同时基本保持其他的性能不变,展示了较好的应用前景。