【摘 要】
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全过渡族型（all-d-metal）Ni-Mn-Ti基磁相变合金是近几年才被发现的一类新型Heusler合金体系,在磁场或应力驱动下能够发生马氏体相变并伴随有丰富的磁功能性质,包括磁驱形状记忆效应、磁热效应、弹热/压热效应、磁电阻、磁致应变等,在许多前沿领域比如固态制冷都具有很大的应用潜力。但由于发现时间较短,all-d-metal Heusler合金体系的结构及其物性的研究仍不够完善,因此对al
【基金项目】
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国家自然科学基金（项目编号:51671097）； 江西省省级科技计划项目“MnNiGe基合金磁场驱动变磁性相变及其物理机制研究”,项目编号:20192ACB20004； 赣州市科技创新人才计划（项目编号:3208000033）；
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全过渡族型（all-d-metal）Ni-Mn-Ti基磁相变合金是近几年才被发现的一类新型Heusler合金体系,在磁场或应力驱动下能够发生马氏体相变并伴随有丰富的磁功能性质,包括磁驱形状记忆效应、磁热效应、弹热/压热效应、磁电阻、磁致应变等,在许多前沿领域比如固态制冷都具有很大的应用潜力。但由于发现时间较短,all-d-metal Heusler合金体系的结构及其物性的研究仍不够完善,因此对all-d-metal Heusler合金体系进行深入研究就显得十分重要。本文通过元素取代以及不同条件热处理对all-d-metal Mn-Ni-Co-Ti合金条带马氏体相变进行调控并对相变附近磁热效应进行了研究;基于all-d-metal Heusler合金体系具有良好的力学性能,本文又利用定向凝固技术制备了Ni48Cu2Mn33Ti17合金,利用数字成像相关技术（DIC）与红外热成像（IR）相结合的方法系统研究了不同晶体取向对其弹热性能和力学性能的影响。研究内容的第一部分选取all-d-metal Mn50Ni32Co8Ti10合金体系为研究对象,通过电弧熔炼与熔体快淬的方法成功制备了Mn50Ni32Co8Ti10合金条带,并系统研究了退火对其马氏体相变及其磁热性能的影响。研究表明,退火导致γ相析出,且随着退火温度升高,γ相析出增加,抑制马氏体相变,导致马氏体相变温度朝低温移动,并且变缓。根据Maxwell关系式计算不同退火条件下的条带的磁熵变,在μ0H=0-5 T的变化场下,快淬条带的磁熵变为16.0 Jkg-1K-1,而在不同温度退火条带的磁熵变分别为:3.5 Jkg-1K-1（1053 K）、6.4 Jkg-1K-1（1103 K）、7.2 Jkg-1K-1（1153 K）。研究内容的第二部分在前边Mn50Ni32Co8Ti10合金条带的基础上,采用元素取代能有效提高磁热效应的方法,本文选取了Cu元素取代Ni,分别研究了Cu元素取代与退火对该合金条带马氏体相变以及磁热效应的影响,Cu取代没有改变一级马氏体相变的性质。随着Cu取代量的增加,合金马氏体相变温度往低温移动,磁熵变逐渐增大,有效制冷能力相对于Cu取代前大幅增加。退火后,由于合金马氏体相变变缓,导致磁熵变值大幅度减小,但制冷温区成倍增大,致使有效制冷能力相较于未退火样品的几乎不减小。研究内容的第三部分通过定向凝固制备Ni48Cu2Mn33Ti17合金,利用DIC与IR相结合的方法系统分析不同取向的Ni48Cu2Mn33Ti17合金弹热效应的差异及其应变演变的详细过程。电子背散射衍射（EBSD）试验结果表明晶体生长方向为<001>取向,并且通过透射电镜（TEM）确定样品为B2立方奥氏体结构。弹热效应测试结果表明定向凝固Ni48Cu2Mn33Ti17合金在沿着<001>取向和463 MPa压力下表现出20.6 K的大绝热温变,单位应力下的绝热温变值(ΔTmax/σmax)高达44.5 K/GPa,但是垂直于<001>取向样品在765 MPa压力下最大绝热温变仅为18.2 K,样品的ΔTmax/σmax值则为25.8 K/GPa。这种差异来源于相同条件下不同取向样品对应的压力诱导发生的马氏体相变的体积分数不同。
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