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多晶镍锰镓合金晶粒长大与机械训练过程研究

作　者: 李永华
导　师: 张学习
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料学
关键词: 晶粒长大机械训练孪晶取向关系电子背散射衍射（EBSD）
分类号: TG146.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文通过对多晶Ni-Mn-Ga合金进行不同温度和时间的热处理，研究温度和时间对多晶Ni-Mn-Ga合金的晶粒长大规律的影响，并利用金相显微镜（OM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）分析不同晶粒长大热处理条件下的金相组织、成分及物相。获到晶粒长大的规律，发现在1100℃下合金的晶粒相对容易长大，但对于Ni元素含量超过50%的多晶Ni-Mn-Ga合金的晶粒却不容易长大。按照相应的晶粒长大热处理工艺参数处理得到不同晶粒尺寸的多晶Ni-Mn-Ga合金，分析其金相组织、成分、物相，并用差示扫描量热法（DSC）和电子背散射电子衍射（EBSD）分析其相变温度、晶粒取向和孪晶变体结构。从EBSD的取向成像图中可以发现，在多晶Ni-Mn-Ga合金中有许多不同取向的孪晶变体，且在大孪晶变体内有更加细小的孪晶结构，即存在多级孪晶结构。对不同晶粒尺寸的多晶Ni-Mn-Ga合金进行单向压缩或者双向交替压缩训练处理，然后通过金相显微镜的偏光模式观察组织的变化。对晶粒尺寸较小的多晶Ni-Mn-Ga合金进行应力增加的单向压缩训练，发现多晶Ni-Mn-Ga合金中尺寸较小晶粒内部孪晶界的可动性较差，很难观察到孪晶界的运动，而位于样品边缘尺寸相对较大的晶粒内孪晶界的可动性相对较好。对具有晶粒尺寸较大的多晶Ni-Mn-Ga进行两向交替压缩训练，分析训练后得到的两个方向的应力-应变曲线，发现在大尺寸晶粒的Ni-Mn-Ga合金中，孪晶界的可动性具有各向异性。在2MPa作用力下，Y轴方向可产生0.4%的应变，而在Z轴方向却只有0.25%应变。同时利用金相显微镜的偏光模式和EBSD技术分析组织的变化。发现随着训练次数的增加，孪晶浮凸更加明显；通过EBSD分析孪晶的变化，发现两向交替压缩训练后有利取向的孪晶变体所占的比例不断增加，大孪晶变体内的细小孪晶变体不断减少。最后，利用多晶Ni-Mn-Ga合金的EBSD取向成像图分析，发现多晶Ni-Mn-Ga合金中马氏体孪晶变体交替分布，且两变体之间符合复合孪晶关系，其孪晶要素为：Κ₁=（112），η₁=[11-1]，Κ₂=（11-2），η₂=[111]，P=（1-10），切变量s=0.121。相邻马氏体变体片层间的最小取向差角为86.48o，对应的旋转轴为<110>。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-19
  1.1 引言  8-10
  1.2 Ni-Mn-Ga 合金的晶体结构  10-15
    1.2.1 奥氏体晶体结构  11-12
    1.2.2 马氏体晶体结构  12-15
  1.3 Ni-Mn-Ga 合金的训练处理  15-16
    1.3.1 单晶 Ni-Mn-Ga 训练处理  15
    1.3.2 多晶 Ni-Mn-Ga 训练处理  15-16
  1.4 Ni-Mn-Ga 合金的磁感生应变  16-18
    1.4.1 单晶的磁感生应变  16-17
    1.4.2 多晶的磁感生应变  17-18
  1.5 本文主要研究内容  18-19
第2章试验材料及方法  19-24
  2.1 材料制备  19
  2.2 晶粒长大热处理  19-20
  2.3 成分、组织、物相和取向分析  20-22
    2.3.1 金相(OM)观察  20
    2.3.2 电子散射能谱(EDS)分析  20
    2.3.3 电子背散射衍射(EBSD)分析  20-22
    2.3.4 X 射线衍射(XRD)分析  22
    2.3.5 热分析(DSC)  22
    2.3.6 磁性能测试  22
  2.4 机械训练  22-24
第3章多晶 Ni-Mn-Ga 合金热处理及组织研究  24-41
  3.1 引言  24
  3.2 多晶 Ni-Mn-Ga 合金晶粒长大规律研究  24-31
    3.2.1 温度对晶粒长大的影响规律  24-28
    3.2.2 时间对晶粒长大的影响规律  28-31
  3.3 晶粒长大后多晶 Ni-Mn-Ga 合金组织及晶粒取向分析  31-35
    3.3.1 金相组织分析  31-33
    3.3.2 晶粒取向分析  33-35
  3.4 晶粒长大后多晶 Ni-Mn-Ga 合金成分、物相及马氏体相变分析  35-39
    3.4.1 成分分析  35-36
    3.4.2 物相分析  36-37
    3.4.3 马氏体相变  37-39
  3.5 热处理对磁化强度的影响  39-40
  3.6 本章小结  40-41
第4章多晶 Ni-Mn-Ga 合金机械训练处理  41-55
  4.1 引言  41
  4.2 机械训练处理对应力及组织的影响  41-48
    4.2.1 应力-应变曲线的修正  41-42
    4.2.2 单向压缩训练  42-45
    4.2.3 两向交替压缩处理对临界应力的影响  45-46
    4.2.4 两向交替压缩训练对组织的影响  46-48
  4.3 机械训练处对马氏体孪晶的影响  48-54
    4.3.1 晶粒长大处理后的孪晶取向  48-52
    4.3.2 马氏体孪晶关系  52-54
  4.4 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-62
致谢  62

多晶镍锰镓合金晶粒长大与机械训练过程研究

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