NiMn基鐵磁形狀記憶合金的探索與物性研究.pdf

1、NiMn基鐵磁形狀記憶合金因?yàn)槠漶R氏體相變既可以由溫度場(chǎng)調(diào)控，又可以由磁場(chǎng)調(diào)控，由此衍生出很多新穎的特性，比如磁電阻、磁致應(yīng)變、磁制冷等等。其代表性材料是NiMnGa和NiMnIn合金。前者研究得比較早，其主要的特點(diǎn)是具有大的磁致應(yīng)變，但是其磁功輸出比較小。最近幾年發(fā)現(xiàn)NiMnIn合金除具有比較新穎的特性外，其磁功輸出也比較大，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。我們從探索新材料和改善已有性質(zhì)的角度出發(fā)，采用電弧熔煉和甩帶快淬的方法制備了系列NiMnIn

2、合金，通過X射線衍射，掃描電鏡，多功能物性測(cè)量系統(tǒng)(MPMS)等手段對(duì)各種物性做表征，主要做了以下幾個(gè)方面的工作:
　　(1)對(duì)多晶Ni50Mn33In17-xGax(x=4，5，7，8)樣品與馬氏體相變相關(guān)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)變行為進(jìn)行了研究。所有的樣品表現(xiàn)出良好的馬氏體相變?；隈R氏體相變，在平行于凝固方向發(fā)現(xiàn)正的相變應(yīng)變，而在垂直于該方向觀察到負(fù)的相變應(yīng)變，說明樣品具有很好的擇優(yōu)取向。由于磁場(chǎng)誘導(dǎo)逆馬氏體相變的發(fā)生，在70 kOe的磁

3、場(chǎng)下發(fā)現(xiàn)了較大的可恢復(fù)磁致應(yīng)變。最大磁致應(yīng)變發(fā)生在x=4的樣品，沿兩個(gè)方向的最大值分別為-0.28％和0.5％，該值比之前報(bào)道的摻Co的NiMnIn多晶樣品大好幾倍。應(yīng)變值隨著Ga含量的增加而減小，說明擇優(yōu)取向隨Ga含量的增加而降低。
　　(2)研發(fā)了Ni55Mn25In20鐵磁形狀記憶合金，并且運(yùn)用第一性原理計(jì)算對(duì)其做了理論研究。樣品是經(jīng)過甩帶機(jī)甩帶制備而成。甩帶片在室溫下展現(xiàn)的是有序的L21結(jié)構(gòu)。對(duì)于磁性和輸運(yùn)的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，馬氏

4、體的相變溫度為156K，并且奧氏體相和馬氏體相都表現(xiàn)出鐵磁性。此外，由于磁場(chǎng)誘導(dǎo)馬氏體逆相變的發(fā)生，在50kOe的磁場(chǎng)下觀察到17％的負(fù)磁電阻。由第一性原理計(jì)算得出，在該合金中占據(jù)原位的Ni的3d電子與占據(jù)In位的Ni的3d電子的雜化是驅(qū)動(dòng)馬氏體相變的主要因素。
　　(3)基于Ni55Mn25In20合金中馬氏體相變的發(fā)現(xiàn)，為了進(jìn)一步研究這類合金的相變?cè)砑耙?guī)律，我們制備了一系列樣品Ni50+xMn25In25-x(x=0-9)，