新型Ni Mn基铁磁形状记忆合金研究进展

磁性形状记忆合金Ni2MnGa第一性原理研究

3.929
0.322(Ni) 3.359(Mn) -0.074(Ga)
其他理论计算值实验值
0.581(FLAPWGGA)
0.5822
0.5773(GGA)
0.5683(LSDA)
4.09(FLAPW-
4.17
GGA)
4.22(GGA)
3.92(LSDA)
0.37(Ni)
0.24(Ni)
3.36(Mn)(FLAPW 2.74(Mn)
（3）态密度图5 Ni2MnGa在奥氏体态下的总态密度和各原子相
应的态密度
结论：
(1)总态密度的低能部分（-10.36至-5.12ev）主要由 Ga的s和p态决定，而高能部分的态密度（-5.12至 4.83ev）主要由Ni和Mn的d态决定。
(2)总态密度的自旋向下部分以费米能级（这里为0ev）为界有两个峰值。高能部分的峰值主要来源于Mn 的d态，低能部分的峰值主要来源于Ni的d态。
（2.2）
式中 M
i
是位置在
Ri
处的原子核的质量，Z
i
，Z j
是原子
核所带电荷，m e 是电子的质量，ri ，rj 是电子所处的位置。
哈密顿量的第一项是原子核的动能项，第二项是电子
的动能项，后面三项分别是电子和原子核，电子和电
子，以及原子核与原子核之间的相互作用。
2.2多体问题的计算方法
2.2.1 非相对论近似认为电子质量等于其静止质量，并认为光
谢谢大家！
即 H T V V ext
两类粒子组成的多粒子体系问题
多电子
体系问题
2.2.3 单电子近似
采用玻恩一奥本海默绝热近似后，相应的薛定谔方程仍然是一个多体薛定谔方程，所以需要进一步对它进行简化，以便得到单电子的薛定谔方程。

铁基形状记忆合金马氏体相变研究进展

关键词：铁基形状记忆合金；马氏体相变；热弹性马氏体；非热弹性马氏体
中图分类号：Ｔ３１Ｂ８
文献标识码：Ａ
文章编号：１７３６（０１００３６４— ９２２１）９— ０２—１０
ＲｅｅｖｌｐｅｔｆＭａｔｎｓｔｃＴｒｎｓｏｍａｉｎｃｎｔＤｅｅｏｍｎｓｏｒｅｉｉａｆｒｔｏ
第３０卷
第９期
中国材料进展
ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＣＨＩＮＡ
Ｖ０．０Ｎｏ９１３．Ｓｐ２１ｅ．０１
２１０１年９月
铁基形状记忆合金马氏体相变研究进展
金学军，金明江，耿永红
（海交通大学材料科学与工程学院，上海２０４）上０２０
ｉｒｎｂｓｄａｌｙｎｉ．ａｅｌ．ＵｎｅｓａｄｎｆｍａｔｎｉｃｔａｓｏｍａｉｎｉｒｎｂｓｄａｌｙＳｉｏｔｎｒｄｖｌｐｎｎｐｉｏｏｄｒｔｎｉｇｏｒｓｔｒｎｆｒｔｎｉｏ — ａｅｌｓｉｍｐｒｔｆｅｅｏｍｅｔａｄｏｔｅｉｏｏａｏ — ｍｉａｉｎｏｅｂｓｄｓａｅｍｅｒｌｙ．Ｂｓｄｏｈｉｅｅｔｆａｕｅｆｍａｔｎｉｃｔｎｆｒｔｎ．ＦａｅｈｐｚｔｆＦ — ａｅｈｐｍｏｙａｌｓｏｏａｅｎｔｅｄｆｒｎｅｔｒｓｏｒｓｉｒｓｍａｉｉｅｔａｏｏｅｂｓｄｓａｅｍｅｒｌｙｒｉｉｅｎｏｔｒｅｃｔｇｒｓｎｌｄｎｅＭｎＳ．Ｆ — — ｏａｄＦ — Ｆ — ｄｓｓｅｍｏｙａｌｓａｅｄｖｄｄｉｔｈｅａｅｏｅ．ｉｃｕｉｇＦ－－ｉｏｉｅＮｉＣｎｅＰｅＰｙｔｍ．Ｒｅｅｔｅｅｏ — ｃｎｖｌｐｄｍｅｔｆｍａｔｎｉｃｔｎｆｒｔｎｉｈｓｈｅｙｅｆＦ．ａｅｈｐｍｏｌｏｓａｅｒｖｅｅｎｔｉｍａｕｃｐ．ｎｒｓｔｒｓｍａｉｎｔｅｅｔｒｅｔｐｓｏｅｂｓｄｓａｅｍｅｒａｌｙｒｅｉｗｄｉｈｓｏｅｉａｏｏｙｎｓｒｔｉｒｓｅｔｅｙｅｐｃｉｌ．Ｔｅｄｆｒｎｃａｉｍｔｈｃｈｐｍｏｙｅｆｃｓａｅａｓｃａｅｎｈａｔｒｏｉｆｅｃｒｎｖｈｉｅｅｔｍｅｈｎｓｗｉｗｉｈｓａｅｍｅｒｆｔｒｓｏｉｔｄａｄｔｅｆｃｏｓｔｎｕｎｅｍａｅ — ｆｈｅｌｔｓｉｒｎｆｒｔｎａｅｓｍｍａｚｄｉｃｔａｓｏｍａｉｒｕｔｏｉｒｅ．Ｔｅｐｏｐｃｏｅｅｏｉｇｎｗｉｎｂｓｄｓａｅｍｅｒｌｙｓａｓｉｃｓｅ．ｈｒｓｅｔｆｒｄｖｌｐｎｅｒ — ａｅｈｐｍｏｙａｌｓｉｌｄｓｕｓｄｏｏｏ

形状记忆材料的新进展(1)

异，∆(µ0M s ⋅ H ) ，这个能量差异对孪晶界施加一压力，
因而易磁化方向与外磁场方向相同的孪晶单变体将
长大，磁场诱发孪晶界移动的结果产生一个大的应
变，这效应完全发生在铁磁形状记忆合金的马氏体
态。
基于 Ni-Mn-Ga 合金磁致应变的机理， O'Handely[45]提出了定量解析模型，根据所涉及的不同能量分成四项，即 Zeeman 能，磁各向异性能，内部弹性能和外加应力能。对由一个可动孪晶界分开的
图 1 室温下单晶 Co-31.5%（原子分数）Ni 合金呈现 4.2%的磁诱发应变[27]
Fig 1 4.2% magnetic field induced strain in a Co-31.5% （原子分数）single crystal at room temperature
7
5.2 Co-Ni 合金磁控形状记忆效应的机理探讨[25,26]
驱动，母相中产生易磁轴方向向外磁场倾转的趋势，
这种倾转趋势产生了一对力矩，由该力矩在晶体的密
排面{111}上形成剪切应力τ，它对密排面{111}上的全
位错 a < 112 > 和不全位错 a < 112 > 均产生作用。由于
2
6
[110]方向和[001]方向之间的夹角 45°，是受到剪切
力最大的方向，也是容易发生滑移的方向。单晶表面
( )1 2
C e2 eff
为内部储存弹性能，其中，Ceff
表示存在可动
孪晶界马氏体的模量， e 为与孪晶迁动过程相关的应变；στ ⋅ ετ 为与外加应力相关的能量，其中 στ 表示外加应力， ετ 表示磁场诱发应变。
6 马氏体态磁控形状记忆合金－单晶

Fe—Cr—Ni—Mn—Si不锈铁基合金的形状记忆效应

Fe—Cr—Ni—Mn—Si不锈铁基合金的形状记忆效应
邵潭华;严利民
【期刊名称】《宇航材料工艺》
【年(卷),期】1994(024)003
【摘要】本文利用热膨胀仪、光学金相和透电子显微镜、Ｘ射线衍射仪等测试方法研究了Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｎ－Ｓｉ不锈铁基合金的形状记忆效应，探索了形变量、形变温度和热处理工艺地其形状记忆效应的影响规律，并对不锈铁基合金的形状记忆进行了初步探讨，试验结果表明，经１０５０℃固溶处理，室温拉伸形变在２％（或弯曲角在１２０°）以内，于３５０℃回复后，可获得好的形状记忆效应，其形状记忆效应来源于形变时产生的大量形变孪晶和
【总页数】6页(P1-5,13)
【作者】邵潭华;严利民
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TG139.6
【相关文献】
1.Fe—Cr—Ni—Mn—Si不锈铁基合金的形状记忆效应 [J], 邵潭华;严利民
2.不同预变形量对时效 Fe13Mn6Si13Cr4Ni0．1C合金组织及形状记忆效应的影响 [J], 杨世洲;李宁;李辉
3.电脉冲时效对Fe14Mn6Si8Cr5Ni合金微观组织及形状记忆效应的影响 [J], 杨世洲;李宁;文玉华;彭华备;刘文博
4.Fe-Mn-Si-Cr-Ni系形状记忆合金管接头形状记忆效应和耐腐蚀性能的研究 [J], 杨军;邓龙江;林元华;丁武成;田仁江;李宁
5.电脉冲处理对不同预变形量Fe17Mn5Si8Cr5Ni0.5NbC合金NbC析出相与形状记忆效应的影响(英文) [J], 刘文博;李宁;文玉华;张世超;杨世洲
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形状记忆合金在航空工业中的应用研究进展

形状记忆合金在航空工业中的应用研究进展摘要 : 形状记忆合金具有高能量密度 ,作为驱动器使用不会引起重量的显著增加和空间的过度占用 ,因而在航空航天器的一些结构中具有良好的应用前景。

本文对航空工业中使用形状记忆合金作为驱动器 ,应用于飞机机翼结构、进气道结构和发动机的相关研究进行了总结 ,并提出形状记忆合金在航空工业中应用的未来研究方向。

关键词 :形状记忆合金 ;机翼 ;进气道;喷气式发动机形状记忆合金(SMA) 作为一种具有特殊性质的材料 ,在工程应用中具有良好前景。

特别是 SMA 具有很高的能量密度 ,不会引起重量的显著增加 ,使其倍受航空工业的关注。

在宏观层面下 ,SMA 具有两个基本的性质:形状记忆效应(SME) 与超弹性 (SE) 。

形状记忆效应是指 SMA 在外力作用下发生较大的塑性变形 ,在经历升温后回复到外力作用前的状态;SE 是指 SMA 在较高的温度状态下 ,在加载过程中产生较大的应变 ,在撤除载荷后仍可以恢复到原来的形状[1] 。

利用 SMA 的记忆效应提供的大回复力以及大回复位移 ,使其已应用在宇宙飞船天线形状、飞行器机翼、发动机喷口的形状控制及对这些结构的振动控制[2 ,3] ,Andrew Peter Jardine 等还利用 SMA 在提高飞行器舱门密封上获得了专利[4] 。

利用 SMA 超弹性的滞回特性 ,可以用于工程结构中的振动控制[5] 。

SMA 在不同转变温度下表现出的不同性质 ,是其内部固2固相转变造成的。

SMA 的相转变温度可以在 - 150 ℃～200 ℃之间通过合金的成分和热处理工艺进行调节 ,相变的四个关键温度点分别为 :马氏体结束温度( Mf ) ,马氏体开始温度( Ms) ,奥氏体开始温度( As ) ,奥氏体结束温度( Af ) [6] 。

SMA 在加热至奥氏体开始温度以上时 ,发生从马氏体到奥氏体的相变;当 SMA 冷却时 ,在奥氏体向马氏体转变之前还要发生中间相 R 相变[7] 。

基于形状记忆合金的空间分离装置研究进展

基于形状记忆合金的空间分离装置研究进展基于形状记忆合金的空间分离装置研究进展形状记忆合金是近年来高新技术领域中的一种热门材料，其具有形状记忆和应变记忆的双重记忆性质，被广泛应用于医学、建筑、航空航天等领域。

其中，基于形状记忆合金的空间分离装置也吸引了研究人员的关注。

空间分离装置是一种将空间分为两个或多个部分的装置，可以用于控制温度、湿度、声波等在空间中的传播。

然而，传统的空间分离装置通常需要传动机构和电机控制器等复杂的部件，使得其制造和维护成本高昂，应用范围受到限制。

随着形状记忆合金的发展，研究人员开始探索基于形状记忆合金的空间分离装置。

目前，基于形状记忆合金的空间分离装置研究进展如下：首先，研究人员尝试利用形状记忆合金的形状记忆特性制造空间分离装置。

这种装置是由两个平行的板组成的，中间夹有一段形状记忆合金。

当温度变化时，形状记忆合金会发生形状变化，从而压缩或拉伸两个平行板之间的间距。

通过控制温度，可以实现空间分离装置的打开和关闭。

其次，一些研究人员将形状记忆合金应用于振动控制中。

他们设计了一种基于形状记忆合金的振动吸附器，可以吸收空间中的声波振动和机械振动。

这种振动吸附器由形状记忆合金和阻尼材料组成，当振动作用于装置上时，形状记忆合金的形状记忆特性可以改变其阻抗。

从而吸收振动能量，达到振动控制的目的。

最后，还有一些研究人员将形状记忆合金应用于空气净化领域。

他们制造了一种基于形状记忆合金的空气净化器，可以过滤空气中的有害气体和微生物。

这种空气净化器利用形状记忆合金的记忆特性，可以将空气通过特殊的形状记忆过滤材料，将有害物质过滤掉，同时保留对空气质量有益的物质。

综上所述，基于形状记忆合金的空间分离装置是一种前沿的技术，尽管目前在应用范围和制造成本等方面存在一些局限性，但随着技术的不断发展和完善，相信这种装置一定会更加广泛地应用于各个领域，为人们的生产和生活带来更多的便利。

未来形状记忆合金空间分离装置的发展方向及应用未来的形状记忆合金空间分离装置在操作方式和技术性能方面将会继续得到改进和提高。

生物记忆材料·镍钛合金·在骨科领域中的研究与进展

生物记忆材料·镍钛合金·在骨科领域中的研究与进展第二军医大学长海医院骨科张春才自1963年Buehler报道了镍钛(NiTi)合金具有形状记忆效应以来，对其本质和应用研究日趋深人。

尤其在医学界，因其独特的力学行为与优良的组织相容性，倍受关注。

1 NiTi合金形状记忆效应的原理和特性所谓"形状记忆效应"是指NiTi合金对它的金相几何形状有"记忆"本领，宏观而言，将一定形状的合金试样，低温塑形形变后，再将试样加热，试样又回复到它原来的形状，同时，产生巨大的回复力，例如横截面积为lcm²的合金棒，相变时产生850Okg的力。

记忆效应分三种:(1)单向记忆:低温金相受力变形，高温金相回到原状。

C2)双向记忆:能记住高温与低温金相，随温度而发生顺、逆性变化。

(3)全程记忆:机理不甚明了，可能是金相中的一种内应力场起了主要作用。

形状记忆效应的应变量依合金的种类而各有所异，约5-20%之间(一般金属小于0.5%),NiTi合金为8%。

形状记忆合金具有“热弹性马氏体型”相变。

NiTi合金为例，高温奥氏体相为体心立方有序晶体结构CaCl型B2晶格，低温马氏体相(M)为单斜畸变结构Bl9晶格，从B→M，存在一个对双程记忆效应起着重要作用的R相变。

在B2=R，R=M和R2=M的顺、逆相变中，母和子相中相邻原子位置不变，只是界面上原子发生协作位移-晶体切变。

这种切变不但对记忆效应和超弹性起了重要作用，而且也使其耐疲劳性能优于一般金属材料。

具有记忆效应的合金已发现20余种，实用化潜力大的有镍基、铜基及铁基形状记忆合金。

NliTi合金为近等原子比的NiTi金属间化合物。

国产的医用NiTi合金，Mi含量为50-53%。

相变温度可依临床而行相应的工艺处理;同时亦适当改变它的弹性模量。

2 医用NiTi合金的基础研究实验表明，NiTi合金具有强度高、比重低、耐疲劳、耐腐蚀、耐磨损、低磁性、无毒等优点。

Ni50.3 Mn27.3 Ga22.4磁性形状记忆合金薄膜的磁场增强马氏体相变应变研究

士，研究方向：传感测试技术及磁驱动形状记忆合金薄膜。
科ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
学
技
术
与
工
程
１２卷
时间为１０ｍｎ溅射功率为３０Ｗ，晶硅衬底温２ｉ，０单度为室温。为使薄膜试样完全晶化，其从单晶ｓ将ｉ衬底上剥离下，退火温度为８３Ｋ下真空退火于２１ｈ而后随炉冷却。，
要
采用磁控溅射方法制备ＮＭＧ２磁性形状记忆合金薄膜。研究薄膜的晶体结构、ｉｎａ２磁化行为以及磁场对马氏
体相变应变的影响。试验结果表明，８３Ｋ退火１ｈ的Ｎ∞，，ａ．薄膜，经２ｉ．ＭｎＧ２２室温下处于奥氏体态，呈较强的（１）１０织构特
１２样品的性能及表征．
作用下发生马氏体孪晶变体再取向，或磁场诱发马
氏体相变而产生大可逆应变的新型形状记忆材料，
兼具大输出应变量和高响应频率特点。近年来受到科研工作者的广泛关注２ｌ。然而，ｉｎＧ合ＪＮ— —ａＭ
金体材料尚存在脆性大的缺点，很大程度上限制在了这种材料的应用。为克服Ｎ— ．ａ合金块体材ｉＧＭｎ料的问题，且能发挥磁性形状记忆合金大磁致应变和高响应频率的优点，展Ｎ— —ａ磁性形状记忆开ｉＧＭｎ
第１２卷
第１６期
２１６月０２年
科
学
技

形状记忆合金的研究进展

ｔｅｍｉｒｅｅｔｏｉｍｅｈｎｃｌｓｓｅ（ＥＭＳ．Ｆｏｔｅｖｅｏｎｆｅｇｎｅｉｇａｐｉａｉｎ，ｔｅｓａｅｍｅｒｈｃｏｌｃｒｎｃｃａｉａｙｔｍｓＭ）ｒｍｈｉｗｐｉｔｏｎｉｅｒｎｐｌｔｓｈｈｐｍｏｙｃｏ
Ｋｅｒｓｙｗｏｄ
ｓａｅｍｅｒｌｙ，ｍａｔｎｉｉｔａｓｏｍａｉｎ。ｍｉｒｅｅｔｏｉｍｅｈｎｃｌｙｔｍｓｈｐｍｏｙａｌｓｏｒｅｓｔｒｎｆｒｔｃｏｃ０１ｃｒｎｃｃａｉａｓｅｓ
０引言
早在１３年美国哈佛大学Ｇｅｉｅ等ｎ就在Ｃ —ｎ９８ｒｎｇｒｎｕＺ合金中发现了热弹性马氏体，是直到１６年美国海军武但９３器试验室的Ｂｅｌ等＿在近等原子比ＴＮｉ金中发现了ｕｈｅｒ２ｉ合形状记忆效应之后，该类合金才引起人们的广泛关注。随后在Ｃ基＿、ｅｌ合金，至在聚合物［和陶瓷材料中都ｕ３Ｆ基＿］４甚５］发现了类似的形状记忆效应。１９年ＯＨａｄｅ等＿发现９６ｎｌｙ７的ＮＧ合金则开启了磁控形状记忆材料研究的大门。ｉＭｎａ形状记忆合金可以通过控制成分和工艺实现对其材料结构以及相变行为的控制，在ＴＮ合金中掺杂Ａ＿或如ｉｉｕ８ｐ［可以显著提高合金的相变温度，ｔ＿９使之成为高温形状记忆合金，入Ｎｂ以使相变热滞增大到１０，加入加＿ｌ”可１４℃ 而Ｃ［３相变热滞则锐减至４ｕｉ后２￣Ｃ。另一方面，随着材料先进制备技术的飞速发展，纳米化处理也越来越多地应用于形状记

形状记忆合金研究现状及应用

形状记忆合金发展及应用摘要：形状记忆效应自20世纪30年代报道以来逐步得到人们的重视并加以应用，被人们誉为“神奇的功能材料”，本文主要介绍了形状记忆合金合金的发展及其在许多领域的应用以及未来的一些发展趋势。

关键字：形状记忆合金各领域应用发展趋势引言：形状记忆合金（shape memory alloy，缩写为SMA）作为一种新型功能性材料，其最显著的特性是形状记忆效应，1932年由Olander在研究AuCd合金时首次发现，随后引起了人们的广泛重视，并由此开始了广泛研究和应用。

随着人们逐渐发现形状记忆合金的一些重要特性，如超弹性效应、弹性模量温度变化特性和良好的阻尼性能等。

正是这些显著的性能使得形状记忆合金被广泛地应用和研究，应用领域涉及电子、机械、运输、化学、医辽、能源、航天与土木工程等领域。

一、形状记忆效应的发现1932年瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到了形状记忆效应。

最早关于形状记忆合金效应的报道是有Chang及Read等人在1952年作出的。

他们观察到Au-Cd 合金中相变的可逆性。

后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象。

但当时并未引起人们的广泛注意。

直到1962年,Buehler及其合作者在等原子比的Ti-Ni合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应,才引起了材料科学界与工业界的重视二、记忆效应的分类（一）单程记忆效应形状记忆合金在较低温度下变形,较热后可恢复变形前的形状,这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。

（二）双程记忆效应某些合金加热是恢复高温相形状,冷却时又能恢复低温相形状,称为双程记忆效应。

（三）全程记忆效应。

加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状,称为全程记忆效应。

三、形状记忆合金在各领域的应用（一）航空航天工业方面形状记忆合金可用于制造探索宇宙奥秘的月球天线。

由于天线体积庞大，运载上月球很不方便，人们在一定温度环境下用形状记忆合金制成抛物面天线，再在低温下把它压缩成一个直径5厘米以下的小团，使它的体积缩小到只有原先的千分之一，放入登月小艇的舱内，在月面上经太阳光的照射加热使它恢复到原来的抛物面形状。