English

The present study reports on direct magneto-microstructural observations made during the stress-induced martensitic transformation in Co-Ni-Ga and Ni-Fe-Ga ferromagnetic shape memory alloy single crystals. The ramifications of the results with respect to the magneto-microstructural coupling that may cause the magnetic shape memory effect in these alloys under constant external stress is addressed. For the Co-Ni-Ga crystals the evolution of the microstructure and the associated magnetic domain morphology as a function of applied strain were investigated in the as-grown, thermo-mechanically trained, homogenized and aged condition. Each treatment alters the martensite formation mechanisms and the magnetic domain configuration and therefore, the magneto-mechanical coupling for each condition is different. The Ni-Ga-Fe alloy was investigated in the as-grown condition and two orientations [100] and [123] were studied. The results demonstrated that not only the stress-induced martensite and the magnetic domain structure evolve quite differently in the two orientations, but also depending on the atomic structure, the behavior of the [100] oriented crystals among each other is dissimilar. The results of this work show that Co-Ni-Ga alloys in the thermo-mechanical trained condition and [100]-oriented Ni-Fe-Ga alloy single crystals with formation of modulated martensitic structures have the greatest potential for magnetic shape memory applications.

Deutsch

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die magneto-mikrostrukturelle Kopplung in einkristallinen ferromagnetischen Co-Ni-Ga und Ni-Fe-Ga Formgedächtnislegierungen während der spannungsinduzierten martensitischen Umwandlung untersucht, um Aussagen über das Vorkommen eines spannungsunterstützten magnetischen Formge-dächtniseffektes treffen zu können. Bei der Co-Ni-Ga-Versuchsreihe wurde neben der Charakterisierung des Ausgangszustandes auch der Einfluss verschiedener Behandlungsverfahren auf die magneto-mikrostrukturelle Kopplung analysiert. Ein thermo-mechanisches Trainieren, ein Homogenisieren und eine Alterung unter Spannung verändern jeweils die mikrostrukturellen und magnetischen Eigenschaften des Ausgangszustandes, und es ergibt sich für jeden untersuchten Zustand eine andere magneto-mikrostrukturelle Kopplung. Beim Legierungssystem Ni-Fe-Ga konzentrierten sich die Versuche auf den Ausgangszustand; es wurden jedoch zwei verschiedene Orientierungen [100] und [123] untersucht. Die Ergebnisse spiegeln nicht nur für die beiden untersuchten Orientierungen eine unterschiedliche Entwicklung der Mikro- und Magnetstruktur während der spannungsinduzierten martensitischen Umwandlung wider, sondern auch die [100]-orientierten Ni-Fe-Ga-Proben untereinander zeigen abhängig von der atomaren Ordnung nicht das gleiche Verhalten. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass das größte Potential für magnetische Formgedächtnisanwendungen Co-Ni-Ga-Legierungen nach dem thermo-mechanischen Trainieren und beim Legierungssystem Ni-Fe-Ga [100]-orientierte Proben mit Bildung von modulierten Martensitstrukturen besitzen.