Ni-Mn-Ga定向凝固合金7M马氏体微观组织形成依据研究

张晓亮; 田晋忠; 田晓林; 赵宇宏

中北大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (2) : 127 -135.

张晓亮, 田晋忠, 田晓林, 赵宇宏

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摘要

Ni-Mn-Ga定向凝固合金中马氏体相微观组织的深入理解，对于优化通过磁场诱导马氏体再取向所获得的磁感生应变具有重要意义。尽管已有研究对强取向七层调制（7M）马氏体的典型微观组态及取向关联进行了系统表征，但对其微观组织特征形成的晶体学依据认识仍不充分。本文以定向凝固Ni50Mn30Ga20合金为研究对象，采用扫描电子显微镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）技术，对7M马氏体的微观组织形貌及取向关联特征进行了系统表征；在此基础上，基于奥氏体-马氏体相变取向关系解析了典型微观组织的形成依据，并利用马氏体相变唯象理论（PTMC）对变体间孪晶关系进行了理论预测与归类。单个奥氏体晶粒共有6种变体团及内部24种变体的本质原因在于立方奥氏体六组{101}_A取向关系晶面在Pitsch取向关系约束下对应的多条相变路径，不同变体团内板条间界面的空间排布可表现为水平、竖直或倾斜三种类型，源于{101}_A取向关系面在<001>_A晶向视角下相对于定向凝固方向的几何位置差异。进一步地，PTMC分析表明7M马氏体变体间理论上存在14种可能的孪晶关系，其中实验中观察到的Ⅰ型、Ⅱ型和复合型孪晶均可归属于传统孪晶类型。本文提出的基于马氏体相变取向关系的分析方法，在解释Ni-Mn基合金中马氏体微观组织形貌及变体分布特征方面具有良好的适用性。然而，马氏体相变的唯象理论主要用于预测马氏体变体之间理论上可能存在的所有孪晶类型，难以直接确定实验中观测到的具体孪晶关系。