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Fe-Ga(Al)合金是一种新型功能材料,从发现其优异的磁致伸缩性能成为研究热点,到制备工艺取得突破逐渐在传感器和制动器等领域得以应用的过程中,相关研究工作取得了很大突破,但是对其磁弹耦合行为的影响因素研究和解释仍有许多不足,而这对Fe-Ga(Al)合金的进一步开发和应用非常重要。本研究将基于磁畴转动理论,(1)通过研究力、磁场加载条件对Fe-Ga和Fe-Ga-Al磁弹耦合变形的影响,确定了磁弹耦合变形对加载路径的依赖;(2)系统研究了 Fe-Ga单晶ΔE效应的各向异性,多晶的织构类型和取向度对AE效应和力磁耦合系数的影响规律;(3)探索了磁畴结构,磁畴运动过程与磁致伸缩的对应关系。揭示了力、磁场加载条件对Fe-Ga和Fe-Ga-Al合金磁弹耦合变形行为的影响。基于Jiles-Thoelke模型和Armstrong的磁畴按能量概率分布假设,建立了各向异性磁畴转动模型,比较了不同力、磁场加载及卸载顺序下Fe-Ga单晶的磁弹耦合变形行为。Fe-Ga单晶的磁弹耦合变形不仅与力、磁场的加载顺序有关,还与力、磁场的加载大小有关。加载路径对Fe-Ga磁弹耦合行为造成影响的原因是加载路径不同,能量面的变化过程不同,90°畴转动方式不同。当磁场和力场不同轴时,研究了力、磁场夹角θ对Fe-Ga-Al单晶磁弹耦合变形的影响。夹角θ越大,[001]方向的磁弹耦合变形越小,不同加载顺序得到的磁弹耦合变形差异越小。阐明了应力对Fe-Ga合金磁致伸缩影响。施加预应力后,Fe-Ga的饱和磁致伸缩有跳跃性增加。预应力的加入改变了自由能分布,改变了磁畴的初始分布,进而提高饱和磁致伸缩。随着预应力的增加,磁畴发生快速翻转所需的静磁能增加,磁场增加。发现了晶粒取向对Fe-Ga合金的AE效应的影响规律。采用磁畴转动模型,模拟了 Fe-Ga单晶不同晶体学方向的应变-应力曲线和模量-应力曲线,比较研究了 Fe-Ga单晶AE效应与晶体学方向的关系。Fe-Ga单晶不同晶体学方向的AE效应差异很大,具有各向异性和对称性。在单晶的基础上进一步研究了多晶的晶粒分布对AE效应和力磁耦合系数的影响规律。通过MTEX模拟了七种Fe-Ga中常出现的织构多晶,每种织构分别有三种不同取向度,比较了它们的AE效应和力磁耦合系数随磁场和力场的变化。具有相同择优取向的织构多晶,其AE效应和力磁耦合系数随磁场、力场的变化规律几乎相同。织构的取向度对AE效应和力磁耦合系数的影响由晶粒的择优取向方向决定。<100>择优取向的多晶包括<001>丝织构、高斯织构和立方织构多晶,表现出了相似的且比较大的ΔE效应和力磁耦合系数。对<100>择优取向的织构多晶,取向度的改变对ΔE效应和力磁耦合系数的影响较小。与<100>择优取向的织构多晶相比,<110>和<112>取向多晶的AE效应和力磁耦合系数都小得多,但这两类取向多晶的晶粒取向度对AE效应和力磁耦合系数的影响要更加复杂。阐明了 Fe-Ga薄带的磁致伸缩过程与磁畴转动的对应关系。用磁光克尔显微镜原位观察了 Fe-Ga薄带轧制表面磁畴随磁场的变化过程,结合样品信息和磁致伸缩性能,针对不同磁化阶段构建了不同的磁畴结构模型,退磁态下Fe-Ga薄带的磁畴结构为封闭畴,表面塞漏畴分布着“柳叶刀畴”,磁场大于8.3 kA/m后变为“柳叶刀畴”,这个模型较好的解释了磁致伸缩缓慢增加阶段的磁畴运动过程。通过引入等效应力用磁畴转动模型计算了 Fe-Ga多晶的磁致伸缩,与实际磁致伸缩的快速增加阶段和饱和磁致伸缩阶段符合较好。这两个模型相互补充,将磁畴转动过程和磁致伸缩过程对应。本工作补充和完善了对Fe-Ga(Al)合金磁弹耦合行为的研究,并从磁畴转动和能量转换角度揭示了内在的本质和机理,为下一步合金的开发和应用设计奠定了基础。