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摘要
通过高真空电弧熔炼炉和熔体抽拉液态成形设备制备Ni-Mn-Ga和Ni-Mn-Ga-Fe纤维，并对纤维进行阶梯式有序化热处理。利用SEM场发射扫描电子显微镜、TEM透射电子显微镜、XRD衍射仪对其微结构和相结构进行表征，利用DSC差示扫描量热仪对纤维的马氏体相变过程进行分析，利用动态机械分析仪对纤维的超弹性进行测试。结果表明：有序化热处理后纤维内部原子排列有序性提高，相邻孪晶间沿近90°大角度晶界方向生长，晶界处平直。Fe掺杂使得纤维内部晶粒细化、晶格体积缩小、纤维整体致密性提高。Fe掺杂使得晶格内自由电子数量增多，电子浓度升高，致使马氏体相变（martensitic transformation， MT）的相变温度Ms明显提高；通过有序化热处理，高温下的自由电子自由排列，形成有差异性的新布里渊区，构成新的孪晶界，进一步提高晶格内部的致密程度。同时Fe具备耐高温、抗拉强度高的特性，Fe掺杂的Ni-Mn-Ga纤维降低了其本征脆性。超弹性曲线显示了热弹性马氏体相变的两个基本特征：完全超弹性（Superelasticity， SE）和低温恢复特性。在超弹性实验中，Ni50Mn25Ga20Fe5纤维在355K测试温度时达到完全SE；在测试温度Ttest﹥(Ms+8K)时，达到100%的应变恢复率（strain recovery rate，Srr），较Ni-Mn-Ga纤维（Srr≈90%）有所提高。与其他合金（如Ti-Ni和Cu-Al-Ni合金）相比，Ni-Mn-Ga-Fe纤维显示出更大的临界应力值和更宽的SE温度空间。
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