Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金薄膜的质子辐照效应
发布时间：2021-10-12 17:40
Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金可在外磁场作用下产生宏观可逆应变,并具有高的响应频率,作为新型智能驱动材料在航天器中具有广阔的应用前景。质子等带电粒子辐照是航天器材料与器件在轨服役期间性能衰减乃至失效的重要诱因。然而,目前并未对Ni-Mn-Ga合金空间带电粒子辐照效应进行过深入系统的研究。针对此问题,本文采用X射线衍射分析、透射电子显微观察、差示扫描量热分析、磁学特性测试、纳米压痕实验等系统研究了质子辐照对Ni-Mn-Ga薄膜微观组织结构、马氏体相变、磁学特性、力学性能和形状记忆效应的影响规律,揭示了Ni-Mn-Ga合金质子辐照效应的微观机理。研究发现,Ni-Mn-Ga薄膜经低能（120keV）和高能（13MeV）质子辐照后其微观组织结构发生明显变化。母相Ni-Mn-Ga薄膜经120keV质子辐照,当注量低于1×1015p/cm2时,相结构不发生改变;增加注量至1×1016p/cm2时,薄膜局部区域发生辐照诱发马氏体相变,形成调制结构正交7M马氏体,变体间呈（202）（40）型...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Heusler型L21结构
图 1-2 Ni-Mn-Ga 合金中 5M、7M 和 NM 马氏体的原子排列图[22, 23]Fig.1-2 Atomic structures of 5M, 7M and NM martensite in Ni-Mn-Ga alloy[22, 23]此外，Ni-Mn-Ga 合金具有高的热稳定性。Ma 等人[29]在研究 Ni54Mn25Ga21合金时发现其马氏体相变温度高于 523K，当热循环 1000 次后，相变温度无明显变化，如图 1-3a)所示。此外，Yao 等人[30]研究发现，马氏体相变温度约为500K 的双相 Ni55.2Mn24.7Ga19.9Gd0.2薄膜，经 100 次热循环后其相变温度变化不超过 2K，如图 1-3b)所示。对于该薄膜，在 300MPa 应力下循环 20 次后，其形状记忆效应依然保持不变。
图 1-2 Ni-Mn-Ga 合金中 5M、7M 和 NM 马氏体的原子排列图[22, 23]Fig.1-2 Atomic structures of 5M, 7M and NM martensite in Ni-Mn-Ga alloy[22, 23]此外，Ni-Mn-Ga 合金具有高的热稳定性。Ma 等人[29]在研究 Ni54Mn25Ga21合金时发现其马氏体相变温度高于 523K，当热循环 1000 次后，相变温度无明显变化，如图 1-3a)所示。此外，Yao 等人[30]研究发现，马氏体相变温度约为500K 的双相 Ni55.2Mn24.7Ga19.9Gd0.2薄膜，经 100 次热循环后其相变温度变化不超过 2K，如图 1-3b)所示。对于该薄膜，在 300MPa 应力下循环 20 次后，其形状记忆效应依然保持不变。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni-Mn-Ga-Cu铁磁形状记忆合金的晶体结构、相稳定性和磁性能的第一性原理研究[J]. 白静,李泽,万震,赵骧. 金属学报. 2017(01)
[2]原子空位对定向凝固Fe-Ga合金磁致伸缩性能的影响[J]. 李纪恒,高学绪,朱洁,包小倩,张茂才. 稀有金属. 2017(02)
[3]慢正电子束流技术在金属/合金微观缺陷研究中的应用[J]. 胡远超,曹兴忠,李玉晓,张鹏,靳硕学,卢二阳,于润升,魏龙,王宝义. 物理学报. 2015(24)
[4]质子辐照铝膜反射镜的慢正电子湮没研究[J]. 魏强,刘海,何世禹,郝小鹏,魏龙. 物理学报. 2006(10)
[5]60keV质子辐照对TiNi记忆合金薄膜马氏体相变的影响[J]. 王治国,祖小涛,雷雨,莫华强,傅永庆. 强激光与粒子束. 2004(11)
[6]正电子湮没技术[J]. 刘东红,刘裕勤. 现代物理知识. 2000(03)
[7]注氢Fe-1wt%Ni合金中的辐照诱导偏析[J]. 万发荣,褚武扬,肖纪美,高桥平七郎. 物理学报. 1999(08)
博士论文
[1]ZrCu基高温记忆合金的马氏体相变与组织结构[D]. 高卫红.哈尔滨工业大学 2017
[2]Ni-Mn-Ga记忆合金纤维组织结构及热驱动/磁热特性[D]. 钱明芳.哈尔滨工业大学 2016
[3]自离子辐照铁素体/马氏体钢引起的位移损伤研究[D]. 朱卉平.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2015
[4]国产反应堆压力容器钢辐照损伤的正电子湮没研究[D]. 姜静.武汉大学 2014
[5]核石墨热解炭涂层的辐照损伤及熔盐浸渗特性的研究[D]. 冯尚蕾.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2014
[6]铁磁形状记忆合金Ni-Mn-Ga薄膜的制备和性能研究[D]. 谢忍.南京大学 2013
[7]辐照RPV钢的微观结构演变规律与脆化预测模型研究[D]. 万强茂.武汉大学 2013
[8]几种磁性材料的辐照效应及结构演变研究[D]. 杨丽.哈尔滨工业大学 2010
[9]磁控溅射Ni-Mn-Ga合金薄膜的相变行为与性能[D]. 刘超.哈尔滨工业大学 2008
[10]Ni-Mn-Ga-RE磁性记忆合金的微观结构与马氏体相变和力学性能[D]. 高丽.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]过渡金属氧化物磁半导体的结构与磁性研究：Co3O4和Co掺杂ZnO[D]. 陈琳.中国科学技术大学 2016
[2]载能离子辐照钢铁材料硬化效应研究[D]. 张恒庆.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
本文编号：3433022
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Heusler型L21结构
图 1-2 Ni-Mn-Ga 合金中 5M、7M 和 NM 马氏体的原子排列图[22, 23]Fig.1-2 Atomic structures of 5M, 7M and NM martensite in Ni-Mn-Ga alloy[22, 23]此外，Ni-Mn-Ga 合金具有高的热稳定性。Ma 等人[29]在研究 Ni54Mn25Ga21合金时发现其马氏体相变温度高于 523K，当热循环 1000 次后，相变温度无明显变化，如图 1-3a)所示。此外，Yao 等人[30]研究发现，马氏体相变温度约为500K 的双相 Ni55.2Mn24.7Ga19.9Gd0.2薄膜，经 100 次热循环后其相变温度变化不超过 2K，如图 1-3b)所示。对于该薄膜，在 300MPa 应力下循环 20 次后，其形状记忆效应依然保持不变。
图 1-2 Ni-Mn-Ga 合金中 5M、7M 和 NM 马氏体的原子排列图[22, 23]Fig.1-2 Atomic structures of 5M, 7M and NM martensite in Ni-Mn-Ga alloy[22, 23]此外，Ni-Mn-Ga 合金具有高的热稳定性。Ma 等人[29]在研究 Ni54Mn25Ga21合金时发现其马氏体相变温度高于 523K，当热循环 1000 次后，相变温度无明显变化，如图 1-3a)所示。此外，Yao 等人[30]研究发现，马氏体相变温度约为500K 的双相 Ni55.2Mn24.7Ga19.9Gd0.2薄膜，经 100 次热循环后其相变温度变化不超过 2K，如图 1-3b)所示。对于该薄膜，在 300MPa 应力下循环 20 次后，其形状记忆效应依然保持不变。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni-Mn-Ga-Cu铁磁形状记忆合金的晶体结构、相稳定性和磁性能的第一性原理研究[J]. 白静,李泽,万震,赵骧. 金属学报. 2017(01)
[2]原子空位对定向凝固Fe-Ga合金磁致伸缩性能的影响[J]. 李纪恒,高学绪,朱洁,包小倩,张茂才. 稀有金属. 2017(02)
[3]慢正电子束流技术在金属/合金微观缺陷研究中的应用[J]. 胡远超,曹兴忠,李玉晓,张鹏,靳硕学,卢二阳,于润升,魏龙,王宝义. 物理学报. 2015(24)
[4]质子辐照铝膜反射镜的慢正电子湮没研究[J]. 魏强,刘海,何世禹,郝小鹏,魏龙. 物理学报. 2006(10)
[5]60keV质子辐照对TiNi记忆合金薄膜马氏体相变的影响[J]. 王治国,祖小涛,雷雨,莫华强,傅永庆. 强激光与粒子束. 2004(11)
[6]正电子湮没技术[J]. 刘东红,刘裕勤. 现代物理知识. 2000(03)
[7]注氢Fe-1wt%Ni合金中的辐照诱导偏析[J]. 万发荣,褚武扬,肖纪美,高桥平七郎. 物理学报. 1999(08)
博士论文
[1]ZrCu基高温记忆合金的马氏体相变与组织结构[D]. 高卫红.哈尔滨工业大学 2017
[2]Ni-Mn-Ga记忆合金纤维组织结构及热驱动/磁热特性[D]. 钱明芳.哈尔滨工业大学 2016
[3]自离子辐照铁素体/马氏体钢引起的位移损伤研究[D]. 朱卉平.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2015
[4]国产反应堆压力容器钢辐照损伤的正电子湮没研究[D]. 姜静.武汉大学 2014
[5]核石墨热解炭涂层的辐照损伤及熔盐浸渗特性的研究[D]. 冯尚蕾.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2014
[6]铁磁形状记忆合金Ni-Mn-Ga薄膜的制备和性能研究[D]. 谢忍.南京大学 2013
[7]辐照RPV钢的微观结构演变规律与脆化预测模型研究[D]. 万强茂.武汉大学 2013
[8]几种磁性材料的辐照效应及结构演变研究[D]. 杨丽.哈尔滨工业大学 2010
[9]磁控溅射Ni-Mn-Ga合金薄膜的相变行为与性能[D]. 刘超.哈尔滨工业大学 2008
[10]Ni-Mn-Ga-RE磁性记忆合金的微观结构与马氏体相变和力学性能[D]. 高丽.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]过渡金属氧化物磁半导体的结构与磁性研究：Co3O4和Co掺杂ZnO[D]. 陈琳.中国科学技术大学 2016
[2]载能离子辐照钢铁材料硬化效应研究[D]. 张恒庆.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
本文编号：3433022
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