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铁磁形状记忆合金在外力诱导下剩磁转向行为的相场法研究

铁磁形状记忆合金,相场模拟,马氏体再取向,磁畴,磁矫顽力

计算力学新方法，新理论 > 相场模型

铁磁形状记忆合金因其具有较大的可恢复变形（约6%）以及较高的响应频率（1-2GHz），使其在智能化应用上具有广阔的前景。铁磁形状记忆合金Ni-Mn-Ga可通过硼夹杂或淬火处理来大大提高其磁矫顽力，从而产生极具应用前景的新效应：力致降磁行为，和力/磁致剩磁转向行为。本工作利用相场模拟方法，研究了这两种新行为的微观结构演化与机制。通过在磁相关演化方程中引入“磁阻场”，成功在相场模型中考虑了磁矫顽力的影响，并基于此，模拟和分析了力致降磁行为和力/磁致剩磁转向行为的微观结构演化。模拟结果表明，这两种行为的微观结构演化以及剩磁量，都高度依赖于试件的几何形状或降磁因子。本工作还揭示，力致降磁行为实际上是力致剩磁转向行为的一种特例，即剩磁转向的同时剩磁量显著减小。此外还发现，磁致剩磁转向后的剩磁量始终为，初始剩磁量与马氏体最终变体顽磁量中较小的一个。最后，基于相场模拟与分析的结果，提出了计算磁致剩磁转向后剩磁量的简洁理论公式，为潜在的应用设计提供指导。