铁磁形状记忆合金是一种可在磁场作用下变形的材料，在执行器、传感器、振动能量收集器等领域有着广阔的应用前景。2mngaheusler合金是FSMAs的原型。它们显示出从铁磁奥氏体到铁磁马氏体的马氏体转变(MT ),伴随着饱和磁化强度的轻微变化。在马氏体状态下，Ni-Mn-Ga合金呈现分级且高度可移动的孪晶结构，并且孪晶应力降低至约0.05 MPa。由于FSMAs强磁弹性耦合特性，在外磁场作用下，FSMAs会产生1-3 MPa的等效单轴应力，大到足以引起晶界移动，从而产生巨磁场诱导的应变效应。在多晶体的情况下，相邻晶粒的约束阻碍了孪晶界的移动，这导致了低的磁感应应变(MFIS)效应。尽管已经提出了不同的方法来改善MFIS，但是仍然有困难需要解决。最近，一种设计磁应变活性材料的新方法被开发出来。用单晶颗粒制备了Ni-Mn-Ga/聚合物复合材料，并形成了5M马氏体。然而，这类复合材料的结构和变形机制尚不清楚。日本东京工业大学研究人员制备了单晶Ni49.9Mn28.5Ga21.6 (SC Ni-Mn-Ga)铁磁形状记忆合金颗粒，合成了硅橡胶和含20%SC Ni-Mn-Ga颗粒的复合材料，并对复合材料的微观结构进行了讨论。相关论文发表在Scripta Materialia上，题目是“ni-Mn-ga/silicone复合材料的大磁应变，包含取向5m和7m马氏体颗粒的系统”。论文链接:在https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114265,用电弧熔炼法制备Ni49.9mn28.5Ga21.6 (0.03at.%)合金，冷却后在1000℃×24h均匀化。合金在350℃预热10min，用杵法在100℃分解成单晶颗粒，SC Ni-Mn-Ga颗粒在800℃热处理1 h(炉冷)。用室温固化有机硅单体、硫化剂和20% ni-Mn-ga粒子制备了ScNi-Mn-Ga/硅橡胶复合材料。发现正向马氏体相变的起始温度和终止温度分别为33℃和26℃。反马氏体相变的起始温度和终止温度分别为39℃和43℃。Ni-Mn-Ga颗粒在27℃时有5M和7M马氏体相共存，而在39℃时只有5M马氏体存在。MFIS的滞回性能受复合材料中颗粒的缺陷结构和空排列的影响。在缺陷结构下，单晶表面的划痕和粗糙会阻碍孪晶界的移动，所以表面没有缺陷非常重要。空与相邻粒子之间的排列对形状有明显的影响。
图1铸锭的SEM图像和元素分布
图2不同温度下钪镍锰镓的XRD结果
图3 scni-Mn-ga颗粒/硅橡胶复合材料的形貌
不同磁场强度下复合材料的光学图像。综上所述，本研究制备了单晶Ni49.9Mn28.5Ga21.6(SC Ni-Mn-Ga)颗粒。SC Ni-Mn-Ga/硅橡胶复合材料可获得4%的可逆低磁滞MFIS。低填充密度复合材料的磁应变增强主要是由于7M马氏体的存在，其MFIS约为5M马氏体的两倍。MFIS场滞后的减小被认为是颗粒制备过程中较小的损伤和较小的填料体积分数的结果。本文证明了磁应变SCNi-Mn-Ga颗粒/聚合物复合材料是一种有前途的致动器材料。(文:破风)本文来自微信微信官方账号“材料科学与工程”。欢迎转载，请联系，未经允许拒绝转载至其他网站。
