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本文采用扫描电镜观察、透射电子显微分析、X射线衍射分析、示差扫描热分析、交流磁化率测试、室温压缩试验及磁感生应变测量等方法系统研究了Ni53Mn23.5Ga23.5-xTix (x=0, 0.5, 2, 3.5, 5, 8)合金时效析出行为、相变行为、力学行为和磁学特性,阐明了时效过程中组织演化规律及其对马氏体相变温度、力学性能和磁感生应变的影响规律,揭示了时效改善合金力学性能的微观机制。研究表明,固溶处理的Ni-Mn-Ga-Ti合金室温为四方结构5M马氏体。在773K-1173K范围内时效,基体中弥散析出六方结构的Ni3(Ti,Mn,Ga)相。Ni-Mn-Ga-Ti合金在加热和冷却过程中发生一步热弹性马氏体相变,随Ti含量的增加,相变温度升高。时效处理对合金的相变温度有显著影响。当时效时间为3h时,相变温度随时效温度的升高先降后升,在973K时达到最小值;当时效温度为873K时,相变温度随时效时间的延长而降低。这是因为富Ni的Ni3(Ti,Mn,Ga)相的析出,改变了基体中Ni含量所致。试验结果表明,随Ti含量增加,合金的断裂强度及断裂应变先增后降,在Ti含量为5at.%时达到最大值。合适的时效处理显著改善Ni53Mn23.5Ga23.5-xTix合金的力学性能。在823K-1173K温度区间3h时效时,合金的断裂强度和断裂应变均随时效温度的升高先增加后降低。在873K时效时,Ni-Mn-Ga-Ti合金的断裂强度和断裂应变均随时效时间的延长而降低,经873K/0.5h时效后,断裂应变达到最大值11.9%,比Ni-Mn-Ga合金高1倍以上。经873K/3h恒应变约束时效处理Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金的断裂强度高达1403MPa。时效改变了合金的断裂方式,固溶Ni-Mn-Ga-Ti合金的断口形貌呈现脆性沿晶断裂特征;随时效温度的升高或时间的延长,断裂方式逐渐转变成穿晶断裂,断口上存在较多的韧性撕裂棱;当时效温度高于973K时,合金的断口形貌为沿晶剥离,导致脆性增大,其原因在于析出相在晶界面上的数量增多、尺寸增大。固溶Ni-Mn-Ga-Ti合金的居里温度及饱和磁化强度均随Ti含量的增加而近线性降低;其居里温度随时效温度的升高先降低后升高,在973K时为最低值;而饱和磁化强度随时效温度的升高而略有下降。研究发现,合金的磁感生应变量随Ti含量的增加而下降,时效及热机械训练均可显著能提高合金的饱和磁感生应变量,其微观机制在于:合金在时效过程中形成弥散共格Ni3(Ti,Mn,Ga)析出相,在基体中产生共格应力场,在冷却发生马氏体相变时,处于有利取向的马氏体变体首先形核、长大,室温形成择优取向的马氏体,显著提高合金的饱和磁感生应变量。