 |
"ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ" N 6, 2002 |
 |
НАБЛЮДЕНИЕ ЭФФЕКТА ДВУСТОРОННЕЙ ПАМЯТИ ФОРМЫ, ОБУСЛОВЛЕННОГО МАГНИТОИНДУЦИРОВАННЫМ СТРУКТУРНЫМ ПЕРЕХОДОМ В ПОЛИКРИСТАЛЛАХ ФЕРРОМАГНИТНОГО СПЛАВА Ni2,15Mn0,81Fe0,04Ga
И.Д.Борисенко, К.В.Боярчук, В.Д.Бучельников, И.Е.Дикштейн, Д.И.Ермаков, В.В.Коледов, Е.П.Красноперов, В.В.Ховайло, Т. Такаги, Т.О.Худавердян, В.Г.Шавров
Институт радиотехники и электроники РАН, 101999 Москва
Поступила в редакцию 14.06.02 г.
Методом дуговой плавки получены поликристаллические образцы ферромагнитного сплава с памятью формы Ni2,15Mn0,81Fe0,04Ga. Путем термоциклирования под нагрузкой («тренировки») стержней выполненных из слитков получены образцы с 2-х сторонней памятью формы. Многократно восстанавливаемая деформация изгиба через точку мартенситного перехода превысила 1%. Исследована деформация образцов в магнитном поле до 14 Тл и продемонстрирована возможность магнитного управления 2-х сторонней памятью формы при постоянной температуре
Mn-содержащие сплавы Гейслера Ni-Mn-Ga вызывают растущий интерес исследователей благодаря тому, что в них наблюдается редкое сочетание ферромагнитных свойств и структурного (мартенситного) фазового перехода из кубической высокотемпературной фазы (аустенит) в тетрагональную низкотемпературную фазу (мартенсит) [1], которое делает их перспективными для поиска новых сильных магнитомеханических эффектов. Мартенситный переход в Ni-Mn-Ga имеет термоупругий характер и сопровождается одно- и двусторонним эффектами памяти формы (ЭПФ) [2].
В принципе, существуют два различных физических механизма, которые могут обеспечить проявление «колоссальных» магнитомеханических эффектов с характерными деформациями e ³ 1% [3]. Деформации могут быть вызваны магнитоиндуцированным движением границ между различными вариантами (структурными доменами) мартенситной фазы ниже температуры мартенситного перехода или смещением под действием магнитного поля границы мартенсит – аустенит в области промежуточного состояния близи точки перехода. Первый механизм (см., например, [4] и приведенную там литературу) обладает преимуществами более высокого быстродействия и сравнительно небольших управляющих полей. Второму механизму свойственны дешевизна и технологичность используемых поликристаллов вместо монокристаллов, а так же уникальная универсальность достижимых изменений формы под действием магнитного поля. Управляемый магнитным полем «классический», то есть вызванный магнитоиндуцированным структурным переходом ЭПФ способен восстанавливать любой вид деформации – сжатие, растяжение, изгиб, кручение и т.д (см. [5-7], а так же видеодемонстрации через ИНТЕРНЕТ [8,9] http://jre.cplire.ru/jre/may01/1/text.html , http://jre.cplire.ru/jre/june02/2/text.html ).
Значительный интерес представляет и так называемый двухсторонний эффект память формы (ДСЭПФ) [10]. Он наблюдается в предварительно сильно деформированных («тренированных») образцах материалов с термоупругим мартенситным переходом. Природа этого эффекта так же связана со структурным переходом, но в обратимом изменении формы образца принимают участия матрицы дефектов, по-видимому дислокаций, которые в процессе тренировки создаются в соответствующих участках образца. В отличие от двойниковых границ, которые так же являются дефектами решетки и при мартенситном переходе зарождаются и движутся, создавая, специфическую «обратимую» или «квазипластическую» деформацию, матрицы дислокаций создают в объеме образца поле внутренних напряжений. Деформируясь в этом поле напряжений при структурном переходе, образец многократно обратимо меняет свою форму.
Цель настоящей работы заключалась в исследовании эффекта двусторонней памяти формы, вызванного магнитоиндуцированным мартенситным переходом по полю при постоянной температуре в поликристаллических образцах Ni2,15Mn0,81Fe0,04Ga.
Слитки такого сплава изготовляли по методике [7], а затем из них вырезали стержни квадратного сечения 0,5х0,5 мм2. В процессе тренировки, которая заключалась в многократном термоциклировании через область мартенситного перехода под нагрузкой, образцы приобретали обратимую изгибную деформацию. В результате образец приобретал обратимую по температуре кривизну. Фильм 1, демонстрирует эволюцию образца при изменении температуры. Величина относительной деформации в различных участках образца оценивалась по формуле e » h/2R, где h – толщина стержня, R – локальный радиус кривизны в точке изгиба. Достигнуты значения деформаций e » 1,4%.
