NiMnGa合金颗粒夹杂复合材料的等效力学性能预测开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

铁磁形状记忆合金（Ferromagnetic Shape Memory Alloys,简写为FSMAs）不但具有传统形状记忆合金受温度场控制的热弹性形状记忆效应，而且具有受磁场控制的磁控形状记忆效应（Magnetic Shape Memory Effect，MSME）。从以往的研究可知，它具有大恢复应变、大输出应力、高响应频率和可精确控制等特性^[1]。

由于NiMnGa合金属于Heusler金属间化合物，导致多晶体材料塑性较低，将NiMnGa制备成单晶体材料后，塑性有所提高，但是单晶体NiMnGa制备工艺复杂，重复性较差^[2]。以上两种材料的形态均不利于NiMnGa的实际应用。针对NiMnGa合金的特点，提出了将NiMnGa铁磁形状记忆合金颗粒（FSMAs）与树脂基体复合制备出智能复合材料的概念^[3]，即利用树脂基体来保证材料的塑性，同时FSMAs提供功能特性。从2004年起，Hosoda等^[4,5]研究了NiMnGa合金颗粒/树脂复合材料在温度场控制下的形状记忆效应。2005年，Ham-Su等^[6]在NiMnGa合金颗粒/硅胶复合材料中，测到了0.04%的可逆感生应变。2007年，Scheerbaum等^[7-9]研究了NiMnGa合金颗粒/树脂复合材料中，合金颗粒内部马氏体孪晶界迁动的现象。2008年。戴玉蓉等^[10]选取NiMnGa合金和传统的PZT陶瓷制备了2-2型层状复合材料，以实现磁电耦合效应。

针对NiMnGa铁磁形状记忆合金颗粒/树脂智能复合材料的应用前景，本文将对NiMnGa铁磁形状记忆合金颗粒/树脂智能复合材料的等效力学特性进行研究。在复合材料的制备过程中，通常先将NiMnGa铁磁形状记忆合金研磨，制备成尺寸为25-150的颗粒，再与环氧树脂充分混合^[11]。因此在研究NiMnGa铁磁形状记忆合金颗粒/树脂智能复合材料的力学特性时，考虑到合金颗粒尺寸，采用颗粒增强复合材料的细观力学模型^[12-15]，得出相应理论公式，研究FSMAs体积分数对于智能复合材料的等效力学性能影响，并将理论数据与现有的实验数据对比，分析对比各个模型的有效性，得出一种有效的理论，对FSMAs智能材料的力学参数进行预测。这样将使该复合材料的力学性能可设计，从而极大地降低NiMnGa铁磁形状记忆合金颗粒/树脂智能复合材料的研制成本。

2. 研究的基本内容与方案

一、基本内容

在研究nimnga合金颗粒夹杂复合材料的等效力学性能时，需要了解该智能材料的基本力学特性，并通过合理的细观力学模型来推导体积分数与力学性能的关系，并预测nimnga铁磁形状记忆合金颗粒/树脂智能复合材料的力学性能，从而指导工程应用。研究的基本内容如下：

1.了解铁磁形状记忆合金复合材料研究现状、工程应用；

3. 研究计划与安排

1.第1-2周查阅国内外文献并翻译英文文献，了解nimnga铁磁形状记忆合金颗粒夹杂复合材料的研究现状，完成开题报告；

2.第3-4周学习与研究内容相关的理论知识，开始进行理论模型的构建；

3.第5-8周完成理论建模并初步展开数值分析相关工作；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]x. sun, c. xie, effectof volume fraction of nimnga powders on magnetic-field-induced strain innimnga/polymer composites [j]. advanced materials research. 2011, 152-153: 387-390.

[2]李爱群，陈鑫，左晓宝. 铁磁形状记忆合金研究进展和展望（Ⅲ）：应用研究[j]. 防灾减灾工程学报，2011,31(3):234-238.

[3]李爱群，陈鑫，左晓宝. 铁磁形状记忆合金研究进展和展望：材料、力学特性[j]. 防灾减灾工程学报，2011,31(1):2-8