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第10期 沈连成等：氢促进铁磁性形状记忆合金N和Mno Gazo的纳米压痕蠕变与压痕回复 ,1309. (a b 器 (d) 26 19 -100- -29 距离m 距离m 图3未充氢和充氢试样卸载纳米压痕的形貌和三维轮廓图.(a)未充氢试样卸载后1h压痕形貌：(b)充氢260h卸载压痕的形貌；(c) 对应图(a)的三维轮廓图；()对应图(b)的三维轮廓图 Fig 3 Topographic maps and 3D pmfiles of unbading nanoindentation in uncharged and hydmgen charged specmens (a)afer un bading Ih the topogmphy of nanoindentation n an uncharged specinen:(b)hydmogen charging for260h the opography of an unloaded nanoindentation (c)3D profile coresponding oFig (a):(d)3D profile corresponding to Fig (b) N io Mn0G作为拥有热弹性马氏体相变的铁 载区间所示 磁性形状记忆合金，在应力作用下会发生塑性形变， 也会发生类似于塑性变形的相变的“伪弹性” 4结论 Fik等发现在TN合金中存在纳米级相变，打 N io M nGao取向多晶在室温下能够发生纳米 在TN合金上的压痕在热处理之后完全回复，而纯 压痕蠕变，在室温真空充氢过程中，氢的进入不仅 N的压痕在热处理之后则完全不回复，对于 能够促进纳米压痕蠕变，还可以使马氏体相变的 NMG哈金来说，压痕下的塑性位移一部分来自 “伪弹性”存储的弹性能得以释放，发生逆转变，使 于塑性变形，也包括一部分“伪弹性”，“伪弹性”形 部分塑性变形回复 变存储的弹性能可以作为逆相变的动力，位错形核 与李生位错属于NiMnGa中马氏体相变和磁控形 参考文献 状记忆效应的理论模型-)，所以虽然没有磁场和 [1]Ullkko K.Huang JK.KanmerC etal Large magnetic-fiel-n- duced strains in NiMnGa single crystals Appl Phys Lett 1996 温度作为驱动，但是在室温真空充氢过程中，氢的进 69(13):1966 入不仅能够促进位错的发射、增殖和运动)，促进 [2]Sozinov A.Likhachev AA.Lanska N.et al Giantmagnetic-fiel- 纳米压痕蠕变，还可以促进马氏体相变，使得“伪弹 induced strain in NMnGa seven-layered martensitic phase Appl 性”形变存储的弹性能得以释放，发生逆转变使“伪 Phys Lett200280(10):1746 弹性”部分的形变回复，所以，充氢能使卸载压痕从 [3]Chakravartula A.Kan vopoubs K.Viscoelastic pmperties of poly- 深度为60~100mm降为10m左右甚至更低，如 mer surfaces investigated by nanoscale dynam ic mechanical analy sis Appl Phys Lett 2006.88(13):131901 图所示.并且，与未充氢试样相比，充氢后试样在 [4]Ma X.Yoshida F.Rate dependent indentation harness of a pow- 压痕卸载时获得了更多的变形回复，甚至有“伪弹 er-lny emep soHer allby Appl Phys Lett 2003 82(2):188 性”向超弹性转变的趋势，如图1和2中曲线卸 [5]Feng G.Ngan A H W.Creep and stmain burst in indim and ah-第 10期 沈连成等： 氢促进铁磁性形状记忆合金 Ｎｉ50Ｍｎ30Ｇａ20的纳米压痕蠕变与压痕回复 图 3 未充氢和充氢试样卸载纳米压痕的形貌和三维轮廓图．（ａ）未充氢试样卸载后1ｈ压痕形貌；（ｂ）充氢260ｈ卸载压痕的形貌；（ｃ） 对应图 （ａ）的三维轮廓图；（ｄ） 对应图 （ｂ）的三维轮廓图 Ｆｉｇ．3 Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃｍａｐｓａｎｄ3Ｄｐｒｏｆｉｌｅｓｏｆｕｎｌｏａｄｉｎｇｎａｎｏｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｕｎｃｈａｒｇｅｄａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｎｃｈａｒｇｅｄｓｐｅｃｉｍｅｎｓ：（ａ） ａｆｔｅｒｕｎｌｏａｄｉｎｇ1ｈｔｈｅ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙｏｆｎａｎｏｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎｉｎａｎｕｎｃｈａｒｇｅｄｓｐｅｃｉｍｅｎ；（ｂ） ｈｙｄｒｏｇｅｎｃｈａｒｇｉｎｇｆｏｒ260ｈｔｈｅｔｏｐｏｇｒａｐｈｙｏｆａｎｕｎｌｏａｄｅｄｎａｎｏｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ；（ｃ）3Ｄ ｐｒｏｆｉｌｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏＦｉｇ．（ａ）；（ｄ）3ＤｐｒｏｆｉｌｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏＦｉｇ．（ｂ） Ｎｉ50Ｍｎ30Ｇａ20作为拥有热弹性马氏体相变的铁 磁性形状记忆合金在应力作用下会发生塑性形变 也会发生类似于塑性变形的相变的 “伪弹性 ”． Ｆｒｉｃｋ等 ［13］发现在 ＴｉＮｉ合金中存在纳米级相变打 在 ＴｉＮｉ合金上的压痕在热处理之后完全回复而纯 Ｎｉ的压 痕 在 热 处 理 之 后 则 完 全 不 回 复．对 于 Ｎｉ2ＭｎＧａ合金来说压痕下的塑性位移一部分来自 于塑性变形也包括一部分 “伪弹性 ”“伪弹性 ”形 变存储的弹性能可以作为逆相变的动力．位错形核 与孪生位错属于 Ｎｉ2ＭｎＧａ中马氏体相变和磁控形 状记忆效应的理论模型 ［14--15］所以虽然没有磁场和 温度作为驱动但是在室温真空充氢过程中氢的进 入不仅能够促进位错的发射、增殖和运动 ［9］促进 纳米压痕蠕变还可以促进马氏体相变使得 “伪弹 性 ”形变存储的弹性能得以释放发生逆转变使 “伪 弹性 ”部分的形变回复．所以充氢能使卸载压痕从 深度为 60～100ｎｍ降为 10ｎｍ左右甚至更低如 图 3所示．并且与未充氢试样相比充氢后试样在 压痕卸载时获得了更多的变形回复甚至有 “伪弹 性 ”向 “超弹性 ”转变的趋势如图 1和 2中曲线卸 载区间所示． 4 结论 Ｎｉ50Ｍｎ30Ｇａ20取向多晶在室温下能够发生纳米 压痕蠕变．在室温真空充氢过程中氢的进入不仅 能够促进纳米压痕蠕变还可以使马氏体相变的 “伪弹性 ”存储的弹性能得以释放发生逆转变使 部分塑性变形回复． 参 考 文 献 ［1］ ＵｌｌａｋｋｏＫＨｕａｎｇＪＫＫａｎｔｎｅｒＣｅｔａｌ．Ｌａｒｇｅｍａｇｎｅｔｉｃ-ｆｉｅｌｄ-ｉｎ- ｄｕｃｅｄｓｔｒａｉｎｓｉｎＮｉ2ＭｎＧａｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｓ．ＡｐｐｌＰｈｙｓＬｅｔｔ1996 69（13）：1966 ［2］ ＳｏｚｉｎｏｖＡＬｉｋｈａｃｈｅｖＡＡＬａｎｓｋａＮｅｔａｌ．Ｇｉａｎｔｍａｇｎｅｔｉｃ-ｆｉｅｌｄ- ｉｎｄｕｃｅｄｓｔｒａｉｎｉｎＮｉＭｎＧａｓｅｖｅｎ-ｌａｙｅｒｅｄｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｐｈａｓｅ．Ａｐｐｌ ＰｈｙｓＬｅｔｔ200280（10）：1746 ［3］ ＣｈａｋｒａｖａｒｔｕｌａＡＫｏｍｖｏｐｏｕｌｏｓＫ．Ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｏｌｙ- ｍｅｒｓｕｒｆａｃｅｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｎａｎｏｓｃａｌｅｄｙｎａｍｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎａｌｙ- ｓｉｓ．ＡｐｐｌＰｈｙｓＬｅｔｔ200688（13）：131901 ［4］ ＭａＸＹｏｓｈｉｄａＦ．Ｒａｔｅ-ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎｈａｒｄｎｅｓｓｏｆａｐｏｗ- ｅｒ-ｌａｗｃｒｅｅｐｓｏｌｄｅｒａｌｌｏｙ．ＡｐｐｌＰｈｙｓＬｅｔｔ200382（2）：188 ［5］ ＦｅｎｇＧＮｇａｎＡＨＷ．Ｃｒｅｅｐａｎｄｓｔｒａｉｎｂｕｒｓｔｉｎｉｎｄｉｕｍａｎｄａｌｕ- ·1309·