Ni53.2Mn22.6Ga24.2单晶的两步热弹性马氏体相变及其应力应变特性

崔玉亭; 游素琴; 武亮; 马勇; 陈京兰; 潘复生; 吴光恒

doi:10.7498/aps.58.8596

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摘要
对具有两步完全热弹性的Ni53.2Mn22.6Ga24.2单晶的物性采用多种测量手段进行了表征，特别研究了不同温度下的应力-应变特性.研究表明，热诱发的中间马氏体相变应变远大于马氏体相变应变.在较低的形变温度下，沿单晶母相［001］方向的压应力诱发的是两步马氏体相变，材料表现出赝弹性；在较高的形变温度下，只能观察到一步马氏体相变，材料展现出完全超弹性特性.此外，利用热力学理论分别计算了诱发马氏体相变和中间马氏体相变的临界应力与形变温度的关系，与实验测量得到的结果相符.

关键词:
马氏体相变 /

形状记忆效应 /

应变 /

超弹性
Abstract
Physical properties of the two-step complete thermoelastic Ni53.2Mn22.6Ga24.2 single crystal are investigated by various measuring methods, especially, the stress-strain characteristic at different temperatures is studied. The results show that at low deformation temperatures the pressing stress along the ［001］ direction of the parent phase would induce a two-step martensitic transformation, and the alloy exhibits pseudoelastic characteristics. But at relatively high temperatures, the alloy exhibits complete superelastic characteristics, and only one-step martensitic transformation is observed. Furthermore, the dependence of critical stress on the deformation temperature for the martensitic transformation and intermartensitic transformation is calculated by the thermodynamic theory, and the result is consistent with that of two-step martensitic transformation obtained by experiment.

Keywords:
martensitic transformation /

shape memory effect /

strain /

superelasticity
作者及机构信息
崔玉亭⁴,

游素琴³,

武亮³,

马勇³,

陈京兰¹,

潘复生²,

吴光恒¹

(1)中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室,北京 100080; (2)重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400044; (3)重庆师范大学物理与信息技术学院，重庆 400047; (4)重庆师范大学物理与信息技术学院，重庆 400047；重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400044

基金项目: 教育部科学技术研究计划重点项目（批准号：207096）、中国博士后科学基金（批准号：20060400197）、重庆市科技攻关计划（批准号：CSTC2008AC4011）资助的课题.
Authors and contacts
Cui Yu-Ting⁴,

You Su-Qin³,

Wu Liang³,

Ma Yong³,

Chen Jing-Lan¹,

Pan Fu-Sheng²,

Wu Guang-Heng¹

(1)中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室,北京 100080; (2)重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400044; (3)重庆师范大学物理与信息技术学院，重庆 400047; (4)重庆师范大学物理与信息技术学院，重庆 400047；重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400044
参考文献

施引文献

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[2]	孙凯晨, 刘爽, 高瑞瑞, 时翔宇, 刘何燕, 罗鸿志. Zn掺杂对Heusler型磁性形状记忆合金Ni₂FeGa_1–_xZn_x(x = 0—1)电子结构、磁性与马氏体相变影响的第一性原理研究. 物理学报, 2021, 70(13): 137101. doi: 10.7498/aps.70.20202179
[3]	Algethami Obaidallah A, 李歌天, 柳祝红, 马星桥. Heusler合金Mn_50–xCr_xNi₄₂Sn₈的相变、磁性与交换偏置效应. 物理学报, 2020, 69(5): 058102. doi: 10.7498/aps.69.20191551
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[7]	洪杰, 刘宝龙, 张大义, 马艳红. 具有形状记忆效应的新型智能阻尼材料及其热弹性力学性能研究. 物理学报, 2012, 61(16): 168102. doi: 10.7498/aps.61.168102
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[9]	罗礼进, 仲崇贵, 全宏瑞, 谭志中, 蒋青, 江学范. Heusler合金Mn2NiGe磁性形状记忆效应的第一性原理预测. 物理学报, 2010, 59(11): 8037-8041. doi: 10.7498/aps.59.8037
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[12]	王清周, 陆东梅, 崔春翔, 韩福生. 利用内耗研究淬火空位对Cu-11.9Al-2.5Mn(wt%)形状记忆合金逆马氏体相变温度的影响. 物理学报, 2008, 57(11): 7083-7087. doi: 10.7498/aps.57.7083
[13]	敬超, 陈继萍, 李哲, 曹世勋, 张金仓. 哈斯勒合金Ni50Mn35In15的马氏体相变及其磁热效应. 物理学报, 2008, 57(7): 4450-4455. doi: 10.7498/aps.57.4450
[14]	刘玉敏, 俞重远, 杨红波, 黄永箴. InAs/GaAs透镜形量子点超晶格材料的纵向和横向周期对应变场分布的影响. 物理学报, 2006, 55(10): 5023-5029. doi: 10.7498/aps.55.5023
[15]	于淑云, 刘何燕, 曲静萍, 李养贤, 柳祝红, 陈京兰, 代学芳, 吴光恒. 掺Mn对NiFeGa磁性形状记忆材料单晶特性的影响. 物理学报, 2006, 55(6): 3022-3025. doi: 10.7498/aps.55.3022
[16]	王焕友, 曹晓平, 蒋亦民, 刘佑. 静止颗粒体的应变与弹性. 物理学报, 2005, 54(6): 2784-2790. doi: 10.7498/aps.54.2784
[17]	崔玉亭, 朱亚波, 廖克俊, 王万录. Ni2MnGa单晶马氏体相变过程摩擦耗能的热动力学计算. 物理学报, 2004, 53(3): 861-866. doi: 10.7498/aps.53.861
[18]	王文洪, 柳祝红, 陈京兰, 吴光恒, 梁婷, 徐惠彬, 蔡伟, 郑玉峰, 赵连城. 铁磁形状记忆合金Ni52.5Mn23.5Ga24马氏体相变热滞后的研究. 物理学报, 2002, 51(3): 635-639. doi: 10.7498/aps.51.635
[19]	高淑侠, 王文洪, 柳祝红, 陈京兰, 吴光恒, 梁婷, 徐惠彬, 蔡伟, 郑玉峰, 赵连城. 铁磁形状记忆合金Ni52.2Mn23.8Ga24的马氏体相变及其物理表征. 物理学报, 2002, 51(2): 332-336. doi: 10.7498/aps.51.332
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Ni53.2Mn22.6Ga24.2单晶的两步热弹性马氏体相变及其应力应变特性

1. (1)中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室,北京 100080; (2)重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400044; (3)重庆师范大学物理与信息技术学院，重庆 400047; (4)重庆师范大学物理与信息技术学院，重庆 400047；重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400044

基金项目: 教育部科学技术研究计划重点项目（批准号：207096）、中国博士后科学基金（批准号：20060400197）、重庆市科技攻关计划（批准号：CSTC2008AC4011）资助的课题.

收稿日期: 2008-09-10

修回日期: 2009-04-30

刊出日期: 2009-06-05

摘要: 对具有两步完全热弹性的Ni53.2Mn22.6Ga24.2单晶的物性采用多种测量手段进行了表征，特别研究了不同温度下的应力-应变特性.研究表明，热诱发的中间马氏体相变应变远大于马氏体相变应变.在较低的形变温度下，沿单晶母相［001］方向的压应力诱发的是两步马氏体相变，材料表现出赝弹性；在较高的形变温度下，只能观察到一步马氏体相变，材料展现出完全超弹性特性.此外，利用热力学理论分别计算了诱发马氏体相变和中间马氏体相变的临界应力与形变温度的关系，与实验测量得到的结果相符.

关键词:

Two-step thermoelastic martensitic transformation and stress-strain characteristic of Ni53.2Mn22.6Ga24.2 single crystal

1.
(1)中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室,北京 100080; (2)重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400044; (3)重庆师范大学物理与信息技术学院，重庆 400047; (4)重庆师范大学物理与信息技术学院，重庆 400047；重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400044

Received Date: 10 September 2008

Accepted Date: 30 April 2009

Published Online: 05 June 2009

Abstract: Physical properties of the two-step complete thermoelastic Ni53.2Mn22.6Ga24.2 single crystal are investigated by various measuring methods, especially, the stress-strain characteristic at different temperatures is studied. The results show that at low deformation temperatures the pressing stress along the ［001］ direction of the parent phase would induce a two-step martensitic transformation, and the alloy exhibits pseudoelastic characteristics. But at relatively high temperatures, the alloy exhibits complete superelastic characteristics, and only one-step martensitic transformation is observed. Furthermore, the dependence of critical stress on the deformation temperature for the martensitic transformation and intermartensitic transformation is calculated by the thermodynamic theory, and the result is consistent with that of two-step martensitic transformation obtained by experiment.

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