آشنایی، کاربرد و خواص مواد حافظه دار مغناطیسی

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 دانشجو دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان

چکیده

آلیاژهای حافظه دار مغناطیسی زیر مجموعه ای از مواد محرک می­باشند که شکل ماده و سایر ویژگی­های مکانیکی آن در پاسخ به میدان های مغناطیسی و مکانیکی تغییر می­کند. آلیاژهای حافظه­ دار در سال های اخیر به دلیل ویژگی­های منحصر به فردشان از جمله مقاومت به خوردگی بالا ، مقاومت ویژه الکتریکی نسبتاً بالا، خواص مکانیکی نسبتاً خوب، خستگی طولانی، شکل پذیری بالا و قابلیت انطباق با بدن در طیف گسترده ای از صنایع مورد توجه قرار گرفته­ اند.  این آلیاژها مواد هوشمندی هستند که پس از تغییر شکل می­توانند شکل اولیه خود را به یاد آورند. هدف از ارائه این مقاله آشنایی، کاربرد و بررسی خواص مواد حافظه­ دار مغناطیسی می­باشد. در واقع با ارائه چند مدل مطالعه شده، معادلات ساختاری، خواص، کاربرد آن­ها در حوزه­ های مختلف و نمودارها سعی در بررسی این مواد داشته­ ایم و به چالش­های موجود از جمله وجود هیسترزیس وابسته به نرخ نامتقارن همراه با اشباع­های بزرگ و ارائه راهکار آن پرداخته­ ایم.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Chen, Xue, and Yongjun, He., Thermo-magneto-mechanical coupling dynamics of magnetic shape memory alloys, International Journal of Plasticity 129 (2020): 102686.
 
[2] Sozinov, A., Lanska, N.,  Soroka, A., Zou, W., 12% magnetic fieldinduced strain in Ni-Mn-Ga-based non-modulated  martensite, Applied Physics Letters, Vol. 102, No. 2, pp. 021902, (2013).
 
[3] Golub, V., et al., "Magnetism of nanotwinned martensite in magnetic shape memory alloys." Journal of Physics: Condensed Matter 32.31 (2020): 313001.
 
[4] Yan, Hai-Le., et al. "Impact of B alloying on ductility and phase transition in the Ni–Mn-based magnetic shape memory alloys: Insights from first-principles calculation." Journal of Materials Science & Technology 74 (2021): 27-34.
 
[5] D’Silva, Glen J., Heidi P. Feigenbaum, and Constantin Ciocanel., Visualization of magnetic domains and magnetization vectors in magnetic shape memory alloys under magneto-mechanical loading, Shape memory and superelasticity 6.1: 67-88, (2020).
 
[6] MOOSAVI, M. R., & Arghavani, J. (2017). A thermodynamically consistent two-dimensional constitutive model for magnetic shape memory alloys.(2017).
 
[7]Gauthier, J., Modélisation des alliages à mémoire de forme magnétiques pour la conversion d’énergie et leur commande, PhD thesis, University of Franche Comté, (2007).
 
[8] Chernenko, V., L’vov, V., Cesari, E., Rudenko, A., Date, H., Matsumoto, M., Kanomatad, T., Stress-strain behaviour of Ni-Mn-Ga alloys: experiment and modelling, Mat. Sc and Eng. A, vol. 378, pp. 349-352, (2004).
 
[9] Pons, J., Cernenko, V., Cesari, E., L’vov V., Stress – strain-temperature behavior for martensitic transformation for Ni-Mn-Ga single crystal compressed along < 001 > and < 110 > axes, J. de Phys. IV, vol. 112, pp. 939-942, (2003).
 
[10] Hirsinger, L., Creton, N., Lexcellent, C., Stress-induced phase transformations in Ni-Mn-Ga alloys: experiments and modelling, Mat. Sc and Eng. A, vol. 378, pp. 365-369, (2004).
 
[11] Caputo, Matthew P., et al., 4D printing of net shape parts made from Ni-Mn-Ga magnetic shape-memory alloys. Additive Manufacturing 21, pp. 579-588, (2018).
 
[12] Benguerine, O., et al. Structural, elastic, electronic, and magnetic properties of Ni2MnSb, Ni2MnSn, and Ni2MnSb0. 5Sn0. 5 magnetic shape memory alloys, Revista mexicana de física 66.2, pp. 121-126, (2020).
 
[13] Wei, Z. Y., et al., Elastocaloric effect of all-d-metal Heusler NiMnTi (Co) magnetic shape memory alloys by digital image correlation and infrared thermography, Applied Physics Letters 114.10 (2019): 101903.
 
[14] Richard M., Feuchtwanger J., Schanel, D., Lograsso, T., Allen, S., O’handley, R., Crystal structure and transformation behavior of Ni-Mn-Ga martensites, Scripta Materialia, vol. 54, pp. 1797-1801, (2006).
 
[15] Sun, X. M., et al., Giant negative thermal expansion in Fe-Mn-Ga magnetic shape memory alloys, Applied Physics Letters 113.4 (2018): 041903.
 
[16] Haldar, Krishnendu., and Dimitris C. Lagoudas., Dynamic magnetic shape memory alloys responses: Eddy current effect and Joule heating. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 465, 278-289, (2018).
 
 [17] Lexcellent, Christian., Shape-memory alloys handbook. John Wiley & Sons, (2013).
 
[18] Emre, Baris, et al., Martensitic transformation and magnetocaloric properties of NiCoMnSn magnetic shape memory alloys, Intermetallics 106, pp. 65-70, (2019).
 
[19] https://www.azom.com/ Magnetic Shape Memory Alloy – Introduction, Properties and Applications, Azo Materials, 2014.
 
 
[21] Kök, Medika, S., Burcu Durğun, and Ecem Özen., Thermal analysis, crystal structure and magnetic properties of Cr-doped Ni–Mn–Sn high-temperature magnetic shape memory alloys." Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 136.3, pp. 1147-1152, (2019).
 
[22] Shi, Hu, et al., Design and performance analysis of magnetic shape memory alloy actuator with a
compact electromagnetic coil configuration, IEEE Transactions on Magnetics, 56.8, pp. 1-13, .(2020).
 
[23] Rameš, M., et al., Magnetic properties of Ni-Mn-Ga-Co-Cu tetragonal martensites exhibiting magnetic shape memory effect, Scripta Materialia, 142, pp. 61-65, (2018).
 
[24] Ahamed, Raju., Md Meftahul Ferdaus,. and Yancheng Li., Advancement in energy harvesting magneto-rheological fluid damper: A review, Korea-Australia Rheology Journal 28.4, pp. 355-379, (2016).
 
[25] Maciejewski, G., Stupkiewicz, S., and Petryk, H., Elastic micro-strain energy at the austenite-twinned martensite interface, Archives of Mechanics 57.4, pp. 277-297, (2005).
 
[26] Awan, Iqra Zubair., and Abdul Qadeer Khan., Fascinating Shape Memory Alloys, Journal of the Chemical Society of Pakistan 40.1, ­(2018).