校級(jí)優(yōu)秀論文模板綜述

1、臺(tái)州學(xué)院本科優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選編撰寫內(nèi)容和打印格式、撰寫內(nèi)容1、主標(biāo)題及副標(biāo)題2、二級(jí)學(xué)院名稱、專業(yè)名稱、學(xué)生姓名3、中文摘要與關(guān)鍵詞、英文摘要與關(guān)鍵詞外語專業(yè)的此項(xiàng)前后順序?qū)φ{(diào)4、正文（ 1）大標(biāo)題、小標(biāo)題（2）正文內(nèi)容5、注釋6、參考文獻(xiàn)7、指導(dǎo)教師姓名及導(dǎo)師評(píng)語、打印格式優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）統(tǒng)一要求設(shè)置為 A4 紙頁面。（一）字體與字號(hào)1、論文題目：（ 1）非外語專業(yè)中文主標(biāo)題：黑體，小 1 號(hào)；中文副標(biāo)題：宋體， 4 號(hào)。（2）外語專業(yè)英文主標(biāo)題： Times New Roman， 3 號(hào)，加粗；英文副標(biāo)題： Times New Roman， 4 號(hào)。2、二級(jí)學(xué)院名稱、專業(yè)名稱、學(xué)

2、生姓名：楷體， 5 號(hào)，加粗。3、摘要、關(guān)鍵詞： 外語專業(yè)此兩項(xiàng)中、英文前后順序?qū)φ{(diào)中文“摘要” 、“關(guān)鍵詞”：黑體，小 5 號(hào)；具體內(nèi)容：宋體，小 5號(hào)。英文“摘要”、“關(guān)鍵詞”：Times New Roman，小 5 號(hào)，加粗；具體內(nèi)容： Times New Roman，小 5 號(hào)。英文摘要、關(guān)鍵詞中出現(xiàn)的作品名、文章名必須使用斜體，并刪去原書名號(hào)。4、正文：（ 1）大標(biāo)題和小標(biāo)題：非外語專業(yè)中文大標(biāo)題：黑體，小 4 號(hào)；小標(biāo)題：黑體， 5 號(hào)。外語專業(yè)英文大標(biāo)題： Times New Roman，小 4 號(hào)，加粗；小標(biāo)題： Times New Roman ， 5 號(hào)，加粗。（2）正文內(nèi)容

3、：非外語專業(yè) 中文內(nèi)容：宋體，小 5 號(hào)。圖表、公式：宋體，小 5 號(hào)。外語專業(yè)英文內(nèi)容： Times New Roman，小 5 號(hào)。5、注釋：非外語專業(yè)中文“注釋” ：黑體，小 4 號(hào)；具體內(nèi)容：宋體，小 5號(hào)。外語專業(yè)英文“注釋” ： Times New Roman，小 4號(hào)，加粗；具體內(nèi)容： Times New Roman， 小 5 號(hào)。6 、參考文獻(xiàn)：非外語專業(yè) 中文“參考文獻(xiàn)” ：黑體，小 4 號(hào)；具體內(nèi)容：宋體，小 5 號(hào)。外語專業(yè)英文“參考文獻(xiàn)” ：Times NewR oman，小 4 號(hào)，加粗；具體內(nèi)容： Times New Roman， 小 5 號(hào)。7 、指導(dǎo)教師姓名及導(dǎo)

4、師評(píng)語：“指導(dǎo)教師”及“導(dǎo)師評(píng)語” ：黑體， 5 號(hào)；具體內(nèi)容：宋體，小 5號(hào)。（二）行間距1、論文主標(biāo)題居中，上端以宋體 2 號(hào)的字號(hào)標(biāo)準(zhǔn)空 2 行。2、二級(jí)學(xué)院名稱、專業(yè)名稱、學(xué)生姓名居中，與摘要之間以宋體小 5 號(hào)的字號(hào)標(biāo)準(zhǔn)空1 行。3、中文“摘要” 、“關(guān)鍵詞”和英文“摘要” 、“關(guān)鍵詞”均縮進(jìn)兩格，內(nèi)容采用單倍行 間距。4、英文關(guān)鍵詞（或外語專業(yè)的中文關(guān)鍵詞）與正文之間以宋體小5 號(hào)的字號(hào)標(biāo)準(zhǔn)空 1行。5、正文內(nèi)容采用單倍行間距。6、正文與“注釋”之間以宋體小5 號(hào)的字號(hào)標(biāo)準(zhǔn)空 1 行。7、“注釋”頂格，具體內(nèi)容采用單倍行間距。8、注釋內(nèi)容與“參考文獻(xiàn)”之間以宋體小5 號(hào)的字號(hào)標(biāo)準(zhǔn)空

5、 1 行。9、“參考文獻(xiàn)”頂格，具體內(nèi)容采用單倍行間距。10、參考文獻(xiàn)內(nèi)容與指導(dǎo)教師姓名之間以宋體小5 號(hào)的字號(hào)標(biāo)準(zhǔn)空 2 行。11、“指導(dǎo)教師”縮進(jìn)兩格，指導(dǎo)教師姓名與導(dǎo)師評(píng)語之間采用單倍行間距。12、“導(dǎo)師評(píng)語”縮進(jìn)兩格，導(dǎo)師評(píng)語的具體內(nèi)容采用單倍行間距。（三）頁眉、頁碼 選編的本科優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 含電子稿和打印稿上交時(shí)，統(tǒng)一取消原頁眉和 頁碼，打印稿首頁須加蓋二級(jí)學(xué)院公章。以下為范文】定向凝固與預(yù)壓力對(duì) NiMnGaSi 合金磁致應(yīng)變性能的影響物理與電子工程學(xué)院 物理學(xué)專業(yè) 萬敏鈺摘要 ：采用真空電弧熔煉和定向凝固方法制備了Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si0.3多晶合金

6、樣品。重點(diǎn)研究了定向凝固和預(yù)加壓應(yīng)力對(duì)合金樣品磁致應(yīng)變的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：定向凝固能顯著提高合金樣品的磁致應(yīng)變值， 定向凝固速率對(duì)樣品磁致應(yīng)變性能有影響，拉伸速率為 2mm/min 的樣品比 1mm/min 的樣品表現(xiàn)出更強(qiáng)的 磁感生應(yīng)變。一定的預(yù)加壓力，能明顯提高合金樣品的飽和磁致應(yīng)變值，這時(shí)樣品的磁致應(yīng)變隨磁場(chǎng)的增 大呈現(xiàn)出先增大后減少再迅速增大再緩慢增大的三段式變化特征。樣品的飽和磁致應(yīng)變隨著預(yù)壓力加大先 增大后減少再反向增大。關(guān)鍵詞： NiMnGaSi 合金；定向凝固；馬氏體相變；磁致應(yīng)變；預(yù)壓力Abstract: The polycrystalline Ni50.6Mn27.2Ga22

7、.2Si0.3 alloys was prepared by vacuum arc melting and the technique of directional solidification. Investigations priority were made on the influence of directional solidification and pre-pressure on magnetic field-induced-strains of the alloys. The experimential results show: magnetic field-induced

8、-strains of the alloys can significantly be improved by directional solidification, magnetic field-induced -strains of the alloys can be influence by directional solidification rate, the stretch speed of the 2mm/min sample displays stronger magnetism induced strain compared to the 1mm/min sample. So

9、me of pre-pressure, can significantly improve saturated magnetic field-induced-strains of the alloys, magnetic field-induced-strains of the samples with the applied magnetic-field increases render out to three characteristics in change, firstly increases and then decreases and then increases rapidly

10、 and then slowly increasing. Saturated magnetic field-induced-strains of the alloys with the pre-pressure increases and then decreases before increasing again reverse increases.Keywords: Ni-Mn-Ga-Si Alloy; Directional Solidification; Martensitic Transformation; Magnetic field-induced-strains; Pre-pr

11、essure1. 引言隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展，智能材料已成為材料科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，開發(fā)具有大應(yīng)變、高驅(qū)動(dòng) 力和快速響應(yīng)的新型智能化驅(qū)動(dòng)材料已成為材料科學(xué)領(lǐng)域的重要研究方向。形狀記憶合金是一種具有驅(qū)動(dòng) 能力的新型熱敏功能材料， 在一定條件下可發(fā)生形狀恢復(fù)， 產(chǎn)生宏觀應(yīng)變和恢復(fù)力。 早在 1951 年就報(bào)道了 Au-47.5%Cd 合金的形狀記憶效應(yīng)， 接著在 InTl 合金和近等原子比 NiTi 合金中發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象， 1970 年以 前認(rèn)為這只是存在于上述三種合金中的特殊現(xiàn)象，直到 1970 年在 CuAlNi 合金中也發(fā)現(xiàn)同樣現(xiàn)象 1,2 ，因 此引起世界各國學(xué)者的興趣。經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的

12、研究，其基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)研究方面取得了巨大成就，并 在航空航天、機(jī)械、能源、交通、生物醫(yī)學(xué)等多種領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。形狀記憶合金是利用其熱彈性馬氏體相變所產(chǎn)生的形狀變化來完成記憶功能的。將合金在馬氏體狀態(tài) 下進(jìn)行塑性變性后，再將其加熱到 Af 溫度以上，便會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到母相原來的形狀，如將合金再次冷到Mf溫度以下，它又會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到原來經(jīng)塑性變形后馬氏體的形狀2,3 。形狀記憶合金具有遠(yuǎn)大于其它驅(qū)動(dòng)材料的應(yīng)變量，但由于其微觀機(jī)制在于溫度場(chǎng)控制的馬氏體逆相變，受散熱條件的限制，形狀記憶合金普遍存 在響應(yīng)頻率低的缺點(diǎn)，極大地制約了它的工程應(yīng)用。鐵磁性形狀記憶合金 (Ferromagnetic Sha

13、pe Memory Alloy , FSMA) 1-3 是繼磁致伸在縮材料和形狀記憶 合金之后開發(fā)出來的一類新型智能材料，它顯著的特征是形狀記憶效應(yīng)可以由磁場(chǎng)來控制以及馬氏體相具 有大的可恢復(fù)的磁感生應(yīng)變。鐵磁形狀記憶合金降溫時(shí)會(huì)發(fā)生馬氏體相變，它們具有傳統(tǒng)形狀記憶合金的 所有特性。然而，鐵磁形狀記憶合金最突出的應(yīng)用功能在于它的馬氏體變體可以由外加磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)重新排列 而顯示出類似磁致伸縮的宏觀應(yīng)變。 到目前為止， 人們所報(bào)道的候選材料包括： Ni 2MnGa ，Co2MnGa ，F(xiàn)ePt， CoNi 和 FeNiCoTi 等。Ni 2 MnGa 是人們最早發(fā)現(xiàn)的兼有鐵磁性和形狀記憶效應(yīng)的Heus

14、ler 合金。國際上對(duì) Ni 2MnGa 的集中研究始于 20 年前。在 1984 年， Webster 等人 4 便開展了 Ni 2MnGa 的晶體結(jié)構(gòu)、磁性、伴隨馬氏體相變樣品 表面觀察等實(shí)驗(yàn)。在隨后的幾年中，人們對(duì)Ni 2MnGa 的應(yīng)力影響 5、超彈性 6,7、多晶結(jié)構(gòu) 6等性能進(jìn)行了研究。直到 1994年， Vazilev等人的研究 8才發(fā)現(xiàn)了 Ni 2MnGa 的形狀記憶效應(yīng)。在 1996年，美國 MIT 的研究人員在研究 Ni2MnGa 單晶時(shí)發(fā)現(xiàn)， 低溫馬氏體相在 2T 磁場(chǎng)下可以使單晶樣品產(chǎn)生大約 0.2%的可恢 復(fù)應(yīng)變 9 ，這個(gè)值已經(jīng)接近目前稀土大磁致伸縮材料。烏克蘭學(xué)者

15、V.A.Cherenko 等人在一系列的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)改變 Ni2MnGa 合金中各元素的化學(xué)計(jì)量，會(huì)使該合金材料的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度 Ms 呈現(xiàn)規(guī)律性的變 化。他們的研究表明，組分變化能夠控制相變溫度和居里溫度，而最重要的是合金 Huesler型 L2 1晶體結(jié)構(gòu) 一直保持。如何改善多晶 Ni2MnGa 合金的溫度特性、應(yīng)變大小、力學(xué)性能等綜合性能上，是近年來研究的主要方 向。在 Ni2MnGa 多晶合金材料的制備工藝出現(xiàn)了定向凝固、甩帶快淬、薄膜沉積等多種方法10,11。由于化學(xué)計(jì)量成分的 Ni 2MnGa 合金的馬氏體相變溫度為 202 K ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于室溫(通常指 20時(shí)的室內(nèi)溫度，下 同

16、)，不利于材料的應(yīng)用，為使材料的馬氏體相變溫度達(dá)到室溫以上，往往采用摻雜或者改變合金中 Ni 、 Mn 、 Ca 元素含量的方法來改進(jìn)合金的相變溫度。人們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)通過定向凝固、非化學(xué)計(jì)量和摻雜等 方法，能有效地提高多晶 NiMnCa 合金的磁致應(yīng)變性能和機(jī)械性能 12。受這些研究啟發(fā)，本論文主要研究定向凝固和預(yù)加壓力對(duì)多晶 NiMnGaSi 合金磁致應(yīng)變(即磁感生應(yīng) 變)性能的影響。本文的意義在于通過定向凝固和預(yù)加壓力對(duì) NiMnGaSi 合金樣品磁感生應(yīng)變影響的規(guī)律 和原因的研究，為多晶 NiMnGa 合金的應(yīng)用提供更多的實(shí)驗(yàn)素材。2 實(shí)驗(yàn)2.1 樣品制備方法制備的實(shí)驗(yàn)樣品成分為 Ni5

17、0.5Mn27.1Ga22.1Si0.3，制備樣品的原料是純度為 99.9%的 Ni 、Mn、Ga、Si 單 質(zhì)，按以上的化學(xué)計(jì)量進(jìn)行配料。配料首先置于水冷銅坩堝真空電弧爐內(nèi)，在高純氬氣保護(hù)下熔煉。熔煉 過程中為保證成分均勻，反復(fù)翻轉(zhuǎn)重熔 4 次，澆注成 8mm 80mm 的圓柱錠。然后取圓柱錠棒進(jìn)行定向 凝固生長，制備具有一定晶體取向的試樣。定向凝固生長是在真空充氬氣保護(hù)條件下進(jìn)行，生長溫度為 1400，生長速率分別為 1mm/min 和 2mm/min 。2.2 所制備樣品的組份百分比所制備樣品 Ni 50.5Mn27.1Ga22.1Si0.3的組份百分比見表 2.2，表中各元素的百分比是

18、將四種金屬組分的比例 折合為百分之百后各元素的百分比值，質(zhì)量比是按各元素的化學(xué)計(jì)量比折合成的。表 2.2所制備樣品的編號(hào)及組份百分比樣品編號(hào)NiMnGaSi組分百分比50.627.222.20.0質(zhì)量比50.527.122.10.32.3 樣品的測(cè)試方法制備后的樣品首先用切割機(jī)分離出所需試樣，然后用 Bruker D8 Advance X 射線衍射儀 (XRD) 對(duì)合金進(jìn) 行結(jié)構(gòu)與物相分析，射線源為Cu-Ka；采用四端引線技術(shù)在變溫裝置中測(cè)量樣品的電阻與溫度關(guān)系，測(cè)量過程中低溫部份的升降溫速率為 3-5 K/min ，高溫部份的升降溫速率為 5-8 K/min ，溫度變化范圍為 190 K 至

19、 430 K 左右。用 HH-15 振動(dòng)樣品磁場(chǎng)計(jì) (VSM) 測(cè)量合金的相變與磁化特性，振桿振動(dòng)頻率選擇77Hz ，M-H 測(cè)量時(shí)偏置磁場(chǎng)為 1000Oe，升降溫速率為 1.5K/min 左右；用電阻應(yīng)變片法在 JDAW-2011 型交直流磁致伸縮參數(shù)測(cè)量儀上測(cè)量樣品在室溫下的磁致應(yīng)變。預(yù)加壓應(yīng)力是將氬氣通入氣包再傳遞給樣品的，樣品 表面的壓力是通過氣壓包表面積與樣品接觸面積比再經(jīng)換算得到的。3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析3.1 Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si0.3 合金樣品的結(jié)構(gòu)圖 3.1 為 Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si0.3合金樣品在室溫下的 XRD 衍射譜。由圖可看

20、出， (220)、 (202)、 (004)、 (224)等衍射峰非常明顯，這些都是 NiMnGa 合金的典型峰，這表明我們已經(jīng)成功制備了多晶 NiMnGaSi 合 金。從 (220)、(202)主衍射峰的分裂情況看，該樣品具有馬氏體相的特征12，表明合金馬氏體與奧氏體的混合相，這與后面相變溫度的測(cè)量結(jié)果基本一致。30 40 50 60 70 80 90700650600.u/.uaityisn550500450400350300250圖 3.2 樣品 Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si 0.3的電阻溫度 R-T曲線。3.2 Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si0.3 合金樣

21、品的相變特性我們采用四端引線技術(shù)在變溫裝置中測(cè)量樣品的電阻與溫度關(guān)系， 通過分析阻溫特性 (R-T )曲線來分 析合金的相變特性。 下圖為 Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si0.3合金樣品 R-T 曲線。從圖中可以看出， 在降溫的開始過程， 隨著溫度降低，樣品電阻緩慢減小，說明樣品的電阻率隨溫度減少，當(dāng)溫度達(dá)到 372 K ，電阻值開始急劇 下降，說明樣品的電阻率發(fā)生了突變，意味著樣品發(fā)生了相轉(zhuǎn)變，這一相轉(zhuǎn)變被稱為磁相變，即樣品發(fā)生 順磁性到鐵磁性的轉(zhuǎn)變，這個(gè)溫度就是該樣品的居里溫度Tc。當(dāng)溫度繼續(xù)下降到 294 K 時(shí)，樣品電阻不但不下降反而上升，這說明樣品的電阻率再次發(fā)生突變，這

22、一突變也意味著樣品又一次發(fā)生了相轉(zhuǎn)變，這一 相變稱為樣品的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，即樣品從奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，為此，這一轉(zhuǎn)變也稱馬氏體相變，對(duì)應(yīng)的溫度 是馬氏體相變起始溫度 M s。當(dāng)溫度再繼續(xù)下降到 260 K 樣品電阻不再增大，隨后電阻開始減少，這意味著 樣品的馬氏體相變結(jié)束，這一溫度稱為馬氏體相變結(jié)束溫度M f。隨后溫度再繼續(xù)下降，樣品的電阻也隨著減少。低溫升溫過程剛好相反，在升溫過程中，樣品的電阻先增大，當(dāng)溫度達(dá)到 281 K 時(shí)，樣品的電阻開 始減少，這說明樣品開始從馬氏體向奧氏體轉(zhuǎn)變，這一過程稱逆馬氏體相變或奧氏體相變，這一溫度稱為 逆馬氏相變開始溫度或奧氏體相變開始溫度A S。當(dāng)溫度升到 31

23、3 K 時(shí)，樣品電阻不再減少，開始增大，這說明樣品全部轉(zhuǎn)變奧氏體，這一溫度稱為逆馬氏體結(jié)束溫度或奧氏體相變結(jié)束溫度A f。當(dāng)溫度繼續(xù)上升，樣品的電阻也隨著增大，但當(dāng)溫度增大到 380 K 后樣品的電阻增幅突然減少，這說明樣品從鐵磁性轉(zhuǎn)變成 順磁性了，這一溫度就是居里溫度 Tc。Temperature / K圖 3.2 樣品 Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si 0.3 的電阻溫度 R-T 曲線表 3.2 給出了樣品的馬氏體相變開始溫度M s、結(jié)束溫度 M f、逆馬氏體相變開始溫度 A s、結(jié)束溫度 Af、居里溫度 Tc 以及馬氏體相變熱滯后溫度 T（=Af - M s）?？梢姌悠吩谑覝?/p>

24、為馬氏體和奧氏體的混合相，這和 XRD 的測(cè)量結(jié)果相一致，這也預(yù)示樣品在室溫可能有較大的磁感生應(yīng)變。此外，實(shí)驗(yàn)所得的兩條曲線沒有 重合，其原因是樣品的電阻熱滯現(xiàn)象比較嚴(yán)重，測(cè)量時(shí)升溫、降溫速率過快不足以使樣品達(dá)到熱平衡所致13 。我們通過其它方法確定該材料的居里為372.4 K，可見該材料升溫時(shí)的熱滯大約為 8 K ，考慮這一熱滯因素，樣品的逆馬氏體相變開始溫度As應(yīng)為 273.0 K、結(jié)束溫度 As應(yīng)為 304.8 K。表 3.2 Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si0.3 的相變溫度。MsMfAsAf降溫 Tc升溫 TcT294.5 K259.6 K280.7 K312.5 K37

25、2.4 K380.1 K18 K3.3 Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si0.3 合金樣品的磁化特性圖 3.3-1 是 Ni50.5Mn27.1Ga22.1Si0.3 合金在不同溫度下的初始磁化曲線（ M-H ），從圖中可以看出：在溫 度較低時(shí)，樣品表現(xiàn)為難磁化，樣品具有較高的飽和場(chǎng)和飽和磁化強(qiáng)度。隨著溫度的升高，樣品逐漸易磁 化，樣品的飽和場(chǎng)和飽和磁化強(qiáng)度都迅速減少。當(dāng)溫度在105時(shí)樣品呈現(xiàn)出順磁性，這與阻溫特性測(cè)得的樣品居里溫度為 99.3（ 372.4 K）結(jié)論是一致的。圖 3.3-1 樣品 Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si0。 3 在不同溫度下的初始磁化 M-H

26、曲線圖 3.3-2 是 Ni50.5Mn27.1Ga22.1Si0.3合金在不同溫度下的磁滯回線（ M-H ），從圖中還可以得出：隨著溫 度的升高，樣品的矯頑力在不斷減少，樣品的磁能積也在不斷減少，這說明樣品的磁晶各向異性能在不斷 減少。特別是在 15-45的范圍內(nèi)這種變化非常顯著，這也預(yù)示著在本次實(shí)驗(yàn)的室溫（15-20 ）條件下，樣品可能有較好的磁感生應(yīng)變性能。 此外， 樣品在 65和 85所測(cè)得的磁滯回線在兩端沒有重合有較大空 隙主要是溫度控制不準(zhǔn)所致，由于溫度稍有漂移，致使同一磁場(chǎng)飽和磁化強(qiáng)度不同，因些，曲線上下偏差 較大，形成較大的空隙。Magnetic intensity H / T

27、圖 3.3-2 樣品 Ni 50.5Mn27.1Ga22.1Si 0。3 在不同溫度下的磁滯 M-H 回線3.4 定向凝固對(duì) Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si0.3 合金樣品磁致應(yīng)變的影響圖 3.4-1 是 Ni50.5Mn27.1Ga22.1Si0.3 樣品在鑄態(tài)及不同定向凝固速率下的磁致應(yīng)變曲線（樣品定向凝固的 溫度均為 1400）。每個(gè)狀態(tài)下的兩條曲線分別是兩次測(cè)量的結(jié)果，可見該樣品的實(shí)驗(yàn)重復(fù)性比較好。從 這一測(cè)量結(jié)果可以看出，定向凝固對(duì)樣品的磁致應(yīng)變影響很大，在同等大小的磁場(chǎng)下，定向凝固試樣的磁 致應(yīng)變值比鑄態(tài)試樣的高出很多。從圖中還可以看出定向凝固拉伸速率對(duì)樣品的磁致應(yīng)變

28、也有影響，拉伸 速率 2mm/min 的樣品比拉伸速率 1mm/min 的磁致應(yīng)變值大。 表 3.4 給出三種狀態(tài)樣品在三個(gè)典型磁場(chǎng)下的 磁致應(yīng)變值， 由表看出 4500Oe 下 1mm/min 定向凝固樣品的磁致應(yīng)變達(dá) -282ppm（ 10-6）是鑄態(tài)磁致應(yīng)變 -128 ppm 的 2 倍多，而 2mm/min 定向凝固樣品的磁致應(yīng)變高達(dá) -460ppm ，接近鑄態(tài)時(shí)應(yīng)變的 4 倍。由于實(shí)驗(yàn)材 料和實(shí)驗(yàn)時(shí)間等因素關(guān)系，未對(duì)定向凝固拉伸的最佳速率做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，因此，未找出該材料定向凝固 的最佳拉伸速率。定向凝固樣品之所以表現(xiàn)出比鑄態(tài)樣品高的磁致應(yīng)變值，是因?yàn)樵诙ㄏ蚰踢^程中，部分馬氏體變體

29、 實(shí)現(xiàn)了重組，不同的馬氏體變體沿一定方向擇優(yōu)取向，大大削弱了變體間的自協(xié)作作用，從而在宏觀上表 現(xiàn)出大的磁感生應(yīng)變 16。而不同的拉伸速率之所以能使樣品合金產(chǎn)生不同的磁感生應(yīng)變，是因?yàn)槔焖俾?不同，樣品生長后的晶粒大小和擇優(yōu)取向不完全相同17。圖 3.4-1 Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si 0.3 樣品不同定向凝固速率下的磁致應(yīng)變曲線 （定向凝固溫度 1400）。表 3.4 Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si 0.3 不同定向凝固速率樣品在各特定磁場(chǎng)下的磁致應(yīng)變值狀態(tài) 應(yīng)變 /ppm鑄態(tài)1mm/min 定向凝固2mm/min 定向凝固第一次測(cè)第 二次 測(cè)第一次測(cè)第二次

30、測(cè)第一次測(cè)第二次測(cè)磁場(chǎng) /Oe500-60-65-151-155-207-2152000-98-105-231-239-336-3464500-124-128-273-282-456-460圖 3.4-2 給出了 Ni 50.5Mn27.1Ga22.1Si0.3 樣品在 2mm/min 定向凝固速率（樣品定向凝固的溫度為1400）下的雙向磁致應(yīng)變曲線。從曲線形狀可知該曲線在正負(fù)磁場(chǎng)下磁致應(yīng)變的對(duì)稱性，及磁場(chǎng)增加或減少下磁 致應(yīng)變的可逆性等方面均很不錯(cuò)。這說明該樣品在沒有壓力的自由狀態(tài)下，磁致應(yīng)變的磁滯后現(xiàn)象很小， 這可能和該樣品加入少量 Si 元素有關(guān)，因?yàn)樯倭?Si 元素的摻入可以使相界摩擦

31、能量損耗大為減少14。圖 3.4-2 Ni 50.5Mn27.1Ga22.1Si0.3樣品 2mm/min 定向凝固速率下的磁致應(yīng)變曲線（定向凝固溫度 1400）3.5 預(yù)壓力對(duì) Ni50.5Mn27.1Ga22.1Si0.3 合金樣品磁致應(yīng)變的影響圖 3.5-1 是不同預(yù)加壓力下， 2mm/min 定向凝固速率 Ni50.5Mn 27.1Ga22.1Si0.3合金樣品的磁致應(yīng)變曲線。 由圖可以看出，合金預(yù)加一定的壓應(yīng)力后，飽和磁致應(yīng)變有明顯提高。在磁場(chǎng)增到 4500 Oe 時(shí)，零壓下的 磁致應(yīng)變值為 -0.047%，5.5 MPa的預(yù)加壓應(yīng)力下的磁致應(yīng)變值增為 -0.064% ，提高了近 1

32、.4倍，而在 10.9 MPa 的預(yù)加壓應(yīng)力下的磁致應(yīng)變值則增為 -0.072%，提高了 1.5 倍多。圖 3.5-2 給出的是在 5.5 MPa 預(yù)加壓應(yīng)力下 的磁致曲線，從這一曲線我們可以更清楚地看出預(yù)壓力下磁致應(yīng)變的全過程。結(jié)合兩圖我們可進(jìn)一步看出 在 500 Oe 以下的低磁場(chǎng)作用下，預(yù)壓力對(duì)磁致應(yīng)變沒多大影響，當(dāng)磁場(chǎng)增加到800-1000 Oe 時(shí)有預(yù)壓力樣品的磁致應(yīng)變沒有增大反而有所減少，當(dāng)磁場(chǎng)繼續(xù)增大時(shí)，磁致應(yīng)變出現(xiàn)較大幅度的增加，但當(dāng)磁場(chǎng)增加 到 1300 Oe后，磁致應(yīng)變的增大幅度又出現(xiàn)減緩，曲線呈現(xiàn)三段式變化特征。當(dāng)磁場(chǎng)從最大開始減少時(shí)， 其磁致應(yīng)變過程和剛才相反，但曲線沒

33、有和剛才的重合，其應(yīng)變減少得比剛才更快些，出現(xiàn)一個(gè)比較正常 磁滯后現(xiàn)象。當(dāng)磁場(chǎng)反向增大及反向減少時(shí)，其過程也和正向的剛好相反，其對(duì)稱性很好。我們認(rèn)為出現(xiàn) 這種現(xiàn)象的原因是：預(yù)應(yīng)力的存在使合金中的磁疇在初始階段不能任意取向，而是趨于應(yīng)力方向，于是磁 疇耦合了應(yīng)力的各向異性，并隨預(yù)加應(yīng)力的增大而增大，在磁場(chǎng)的作用下就會(huì)引發(fā)更大的磁致應(yīng)變。但當(dāng) 預(yù)加應(yīng)力進(jìn)一步增大時(shí)，巨大的應(yīng)力引發(fā)了磁彈耦合能，造成合金內(nèi)部應(yīng)力過大，阻礙磁疇的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得 合金在低磁場(chǎng)下難以獲得大磁致應(yīng)變，但隨磁場(chǎng)的進(jìn)一步增強(qiáng)，產(chǎn)生更大的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力使磁疇發(fā)生轉(zhuǎn)運(yùn)， 從而使大預(yù)壓力下的合金能夠產(chǎn)生更大的磁致應(yīng)變16,18。6005004

34、00300200-500-600-700-80032.7MPa0.0MPa5.5MPa10.9MPa16.4MPa-6000 -4000 -200002000 4000 6000Applied field H / Oe圖 3.5-1 Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si0.3 樣品在不同預(yù)壓力下的磁致應(yīng)變曲線（2mm/min 1400 定向凝固）100圖 3.5-2 Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si0.3樣品在 5.5MPa 預(yù)壓力下的磁致應(yīng)變曲線（ 2 mm/min 分鐘 1400 定向凝固）另從圖線中還可以看出，并不是預(yù)加壓應(yīng)力越大，合金的磁致應(yīng)變也越大。當(dāng)預(yù)加壓應(yīng)力為

35、16.4 MPa時(shí)，樣品在 4500 Oe 磁場(chǎng)下的磁致應(yīng)變只有 -0.034%，比零壓力時(shí)的磁致應(yīng)變減少了近一半。當(dāng)壓力繼續(xù)增 大時(shí)，樣品的負(fù)磁致應(yīng)變不僅繼續(xù)減少，還可以轉(zhuǎn)化為正磁致應(yīng)變，如當(dāng)預(yù)加壓應(yīng)力為 27.3 MPa 時(shí)，樣品 在4500 Oe磁場(chǎng)下的磁致應(yīng)變不是負(fù)的而是正的0.016%，當(dāng)預(yù)加壓應(yīng)力為 32.7 MPa，樣品在 4500 Oe 磁場(chǎng)下的磁致應(yīng)增大到 0.053%，對(duì)于這一現(xiàn)象目前未見相關(guān)的報(bào)道。表3.5 給出了 500 Oe、2000 Oe、4500 Oe磁場(chǎng)下不同預(yù)壓力對(duì)應(yīng)的磁致應(yīng)變值，圖 3.5-3 則更形象地給出了 500 Oe、2000 Oe、4500 Oe

36、磁場(chǎng)下磁致 應(yīng)變與預(yù)壓力的變化關(guān)系曲線，從圖中可以看出在低磁場(chǎng)下，磁致應(yīng)變隨預(yù)壓力的增大而緩慢減少，直到 0 后，再緩慢反向增大；而在高磁場(chǎng)下，磁致應(yīng)變隨預(yù)壓力的增大先增大而后減少，再反向增大。對(duì)大預(yù) 壓力下磁致應(yīng)變從負(fù)轉(zhuǎn)為正向，并不斷隨壓力的增大而增大，本研究認(rèn)為這一現(xiàn)象出現(xiàn)，一方面可能是不 同壓應(yīng)力使合金樣品出現(xiàn)不同調(diào)制的馬氏體相19，另一方面可能是巨大的壓應(yīng)力使馬氏體變體擇優(yōu)取向時(shí)晶軸或易磁化軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)所致。我們知道磁場(chǎng)沿 001 方向時(shí)，單晶樣品具有負(fù)磁致應(yīng)變，當(dāng)磁場(chǎng)垂直 001 方向時(shí)，單晶樣品具有正磁致應(yīng)變 19，現(xiàn)在磁致應(yīng)變從負(fù)轉(zhuǎn)變成正，可能是大壓力使晶軸或易磁化軸轉(zhuǎn)動(dòng) 到與原磁

37、場(chǎng)成一角度所致。表 3.5 Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si0.3 樣品在不同磁場(chǎng)下不同預(yù)壓力對(duì)應(yīng)的磁致應(yīng)變值壓力 /MPa應(yīng)變 /ppm 應(yīng)變/ppm磁場(chǎng) /Oe05.510.916.427.432.7500 （場(chǎng)增大 ）-213-194-183-115-1467500 （場(chǎng)減少 ）-213-194-183-115-14672000 （場(chǎng)增大 ）-350-545-630-203-281432000 （ 場(chǎng)減少 ）-350-379-474-203-281864500 （場(chǎng)增大 ）-469-640-716-3411575274500 （ 場(chǎng)減少 ）-469-640-716-34115

38、7527600400200-600-800-5500 Oe2000 Oe 增加2000 Oe 減少4500 Oe0 5 10 15 20 25 30 35External stress / MPa圖 3.5-3 樣品在不同磁場(chǎng)下磁致應(yīng)變與預(yù)壓力的變化關(guān)系曲線( 2 mm/min 分鐘 1400 定向凝固)4 結(jié)論(1) 從樣品的 XRD 衍射譜和 R-T 曲線分析可知，我們已經(jīng)成功制備了多晶合金Ni50.5Mn 27.1Ga22.1Si0.3樣品，該樣品在室溫下是馬氏體與奧氏體的混合相。(2) Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si0.3 合金樣品磁化曲線顯示，馬氏體相時(shí)樣品難磁化，表現(xiàn)

39、為強(qiáng)磁晶各向異性，奧 氏體相時(shí)樣品易磁化，表現(xiàn)為弱磁晶各向異性。(3) 定向凝固后 Ni 50.5Mn 27.1Ga22.1Si0.3 合金樣品的磁致應(yīng)變有顯著增加，定向凝固速率對(duì)樣品磁致應(yīng)變 也有影響，拉伸速率為 2mm/min 的樣品比 1mm/min 的樣品表現(xiàn)出更大的磁致應(yīng)變。(4) 對(duì)樣品施加一定的預(yù)加壓應(yīng)力后，樣品的磁致應(yīng)變隨磁場(chǎng)的增大呈現(xiàn)出先增大后減少再迅速增大 再緩慢增大的三段式變化特征。樣品的飽和磁致應(yīng)變隨著預(yù)壓力加大先增大后減少再反向增大，適當(dāng)?shù)念A(yù) 加壓應(yīng)力使合金的飽和磁致應(yīng)變有明顯提高。參考文獻(xiàn)1 楊親民功能材料智能材料的研究開發(fā) J 1999，30(6)2 劉靜溫度、磁

40、場(chǎng)和應(yīng)力對(duì) Ni-Mn-Ga 形狀記憶合金的馬氏體相變的影響 D 大連交通大學(xué)碩士論文， 20043 陳曉琴Ni-Mn-Ga 磁控形狀記憶合金馬氏體相變和微觀組織結(jié)構(gòu)研究 D 大連鐵道學(xué)碩士論文， 20034 彭志明等 Ni 2MnGa 合金結(jié)構(gòu)及磁控形狀記憶機(jī)制的研究進(jìn)展 J 功能材料， 2004(2)：135-1375 趙增祺等多晶 Ni-Mn-Ga 合金中間馬氏體相變研究 J 金屬功能材料， 2004(1) ：9-136 郭世海，張羊換，趙增祺等 Ni52Mn 21+xGa27-x磁性形狀記憶合金的相變 J金屬學(xué)報(bào)， 2004, (9):972-9747 S. J. Murray, M. A. Marioni, A. A. Kukla, et al, Large Field Induced Strain In Single Crystalline Ni-Mn-Ga Ferromagnetic Shape Memory AlloyJ. Journal of Applied Physics, 2000, (8).8 陳自新鐵磁形狀記憶合金 Ni-Mn-Ga 薄膜的研究 D 江蘇大學(xué)碩士論文， 20059 李健靚磁性形狀記憶合金 Ni 2MnGa 的研究現(xiàn)狀及發(fā)展 J 金屬功能材， 2003，(5