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NiMnGa合金具有发展成为新型低成本高温形状记忆合金的良好潜力，但是其多晶脆性一直是阻碍其发展的瓶颈。研究证明，通过合金化形成弥散分布的塑性γ相是改善该类合金脆性的有效途径，但是γ相并没有参与可逆马氏体相变，反而会阻碍马氏体孪晶变体的再取向，从而会导致合金形状记忆性能的衰退，且不同合金化元素所产生的塑性γ相对合金塑性和记忆特性的影响也明显不同。到目前为止，这种通过合金化寻求塑性和形状记忆效应的优化平衡的方法主要是尝试法，仍没有较好的理论指导。因此研究清楚合金化元素对双相NiMnGa基高温形状记忆合金的塑性和记忆特性的影响机理对该类合金的发展具有重要意义。本论文主要对该类合金的热循环和热机械循环稳定性、微观断裂机理、性能优化等方面进行了较系统的研究。另外，考虑到相平衡信息在合金成分设计中的重要作用，本研究还实验测定了NiMnGa三元系的相平衡关系。基于相平衡信息，分析讨论了相平衡在NiMnGa合金成分设计中的一些应用。本研究的主要内容如下：
(1)双相NiMnGa基高温形状记忆合金在热循环和热机械循环过程中呈现出明显的马氏体稳定化现象，其稳定化程度随合金强度的降低而显著增加，且分别在Ni56Mn16Fe9Ga19和Ni56Mn9Fe16Ga19合金中达到最大为51.4℃和187℃。热循环和热机械循环的实验结果说明，当添加Cu、Co或提升Ni含量时，合金中会析出大量的有序相γ，因此合金呈现较差的热循环和热机械循环稳定性。但是Fe的添加能拓宽bcc+γ两相区的范围且能促使该两相区向Ni-Ga侧扩展，从而能有效抑制有序相γ的生成，且Fe的添加能明显降低合金强度。因此合金具有优异的热循环和热机械循环稳定性。
(2)双相NiMnGa基高温形状记忆合金的记忆特性可以分成三种情况：(a)合金具有好的形状记忆效应，且随着热机械循环次数的增加并没有明显变化；(b)合金呈现较差的形状记忆效应，且在一次循环后其形状记忆效应就基本消失；(c)合金具有优异的形状记忆效应，但随着热循环次数的增加而略微减少。基于本研究的结果，详细地讨论了影响该类合金塑性和记忆特性的主要因素，包括塑性γ相的含量、形状、尺寸、分布和力学性能等、合金强度、有序相、体积收缩等。
(3)通过动态拉伸实验等详细地研究了双相NiMnGa基高温形状记忆合金的微观断裂机理，结果说明其断裂方式类似于复合材料，即脆性的马氏体相通过塑性的γ相连接在一起，而合金的塑性改善主要由γ相的塑性变形提供。因此塑性γ相在该类合金的塑性改善中起到至关重要的作用。
(4)通过添加微量元素(Dy、Y、Gd、Ta、B)对双相NiMnGa基高温形状记忆合金的性能进行优化改善。其结果说明，当添加微量元素(Dy、Y、Gd、Ta)时，合金塑性明显提高，但继续增加微量元素时，由于析出相含量的增加，合金塑性反而开始下降。另外一方面，(a)当添加0.1 at.％稀土时，合金的形状记忆效应明显减少，但其后随着稀土含量的增加反而逐渐增加；(b)当添加Ta时合金的形状记忆效应略有改善；(c)当添加B时，合金的强度明显降低，因此合金的形状记忆效应得到显著提高，但是B的添加和热机械循环过程，能促使有序相γ的形成，从而导致合金热机械循环稳定性变差。
(5)实验测定了NiMnGa三元系800℃、900℃和1000℃时的相平衡关系，同时测定了Ni=50 at.％时的B2/L21结构之间的有序无序转变的临界温度，而且发现了一种Mn2Ge型的六方结构的新三元化合物(Ni，Mn)2Ga，其精修后的晶胞参数为a=4.1629(8)nm，c=5.2983(9)nm，晶胞体积为0.07952(4)nm3，成分范围为：20～36 at.％Ni，30～50 at.％Mn和29～32 at.％Ga，且在本研究中该化合物的最高存在温度约为834℃。
(6)从相平衡的实验结果中发现，Ni2MnGa区域内的合金其马氏体转变温度接近室温时的临界成分为e/a=7.6，且马氏体转变温度(Ms)与e/a和c/a的关系可以分成两种情况。一是e/a≤7.675时，Ms随e/a的增加而线性增加；二是e/a>7.675时，Ms是e/a和c/a综合作用的结果。但是在Mn2NiGa区域，Ms与e/a并不呈线性关系。另外，合金的Ms和居里温度(Tc)与e/a的关系可以分成三种情况。一是e/a≤7.675时，MsTc；三是7.675
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