摘要
NiMnSb基Heusler合金作为一种新型的多功能合金因优越的磁控性能，如磁形状记忆效应，磁热效应，交换偏置效应以及磁阻效应等，受到了人们的广泛关注。直至目前，有关该材料的晶体结构、微观组织、磁性能以及机械性能等方面的研究均被广泛报道。但有关该材料的许多基本信息，如调制马氏体相精确晶体结构、变体类型及取向关系、微观组织演变机制等问题还不清楚，这严重制约了有关该材料性能优化与应用方面的研究。 为了揭示NiMnSb合金调制马氏体相的晶体学特征（晶体结构、马氏体相的微观组织与晶体学特征、马氏体相变取向关系及变体组织特征等）和马氏体相变微观组织演变机制（相变机制、相转变应变特征与自协调机制等），本论文分别选取室温下为马氏体相以及奥氏体和马氏体两相共存的Ni50Mn38Sb12和Ni50Mn37Sb13合金进行了研究。 X射线衍射实验的结果表明，Ni50Mn38Sb12及Ni50Mn37Sb13合金马氏体相的晶格常数分别为:αM=8.5788(A)，bM=5.6443(A)，cM=4.3479(A)，αM=βM=γM=90°和αM=8.5830(A)，bM=5.6533(A)，cM=4.3501(A)，αM=βM=γM=90°。随着Sb元素取代Mn元素，马氏体相的晶胞体积变大。 微观组织观察结果表明，原始奥氏体晶粒内部的马氏体变体其组成形式在空间尺度上从小到大依次是“马氏体变体—马氏体板条—亚板条团—板条团”。呈薄片状的马氏体变体首先通过交替排列组成马氏体板条，即马氏体变体团。在每个板条内存在4种不同取向的马氏体变体A、B、C和D。4种变体两两间具有孪生关系，可构成三种不同的孪生关系:Ⅰ型（变体对A和C及B和D）、Ⅱ型（变体对A和B及C和D）及复合型（变体对A和D及B和C）。通过晶体学计算得到了三种孪晶详细的孪生要素信息。不同变体间的界面为它们各自的孪晶界面。两种马氏体板条又可构成马氏体亚板条团，两种马氏体亚板条团又可进一步构成马氏体板条团。在同一亚板条团及板条团中，相邻的马氏体板条间界面是彼此平行的。 在该合金的马氏体相变过程中，具有立方结构的母相奥氏体与具有正交调制结构(4O)的马氏体间满足Pitsch取向关系，即{0(11)}A//{2(21)}M、<0(1)1>A//<(12)2>M。在该取向关系下，每个原始奥氏体晶粒中可产生24种取向独立的马氏体变体。这24种变体可继续构成6种马氏体板条、12种马氏体亚板条团及6种马氏体板条团。Ⅰ型孪晶的孪晶面及马氏体板条间界面均为奥氏体的{0(11)}A面。 在马氏体相变过程中，马氏体变体团分别可在晶粒内及晶界处形核。三明治结构的马氏体变体团是马氏体微观组织组成的基本单元。该结构中相邻马氏体变体间具有孪生关系。其内部的变体间界面及其外围与奥氏体相接的不变惯习面在原子尺度上是完全共格的。具有孪生关系的变体对的变形特点影响了三明治结构变体团的微观组织形貌特征，同时也决定了在该材料微观组织中Ⅱ型孪生占据主要地位。楔形结构由两个完全满足几何兼容性条件的三明治变体团组合而成。连接这两个三明治变体团的是一具有较小原子错配度的中脊面，该面为奥氏体的{0(11)}A面。上述结果表明马氏体相变是自洽的，其微观组织是由相互自洽的各组分所组成。 本论文的所有研究工作为NiMnSb合金提供了详尽的、基本的晶体学及微观组织特征信息，为深入理解该材料中与马氏体相变密切相关的磁控性能及机械性能以及进一步的性能优化研究提供了帮助。
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