鐵磁形狀記憶合金的同步輻射高能X射線原位衍射研究.pdf

1、鐵磁形狀記憶合金(Ferromagnetic Shape Memory Alloy)是上世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一類新型功能材料。相對(duì)于傳統(tǒng)的形狀記憶合金，鐵磁形狀記憶合金兼具受溫度控制的熱彈性形狀記憶效應(yīng)和受磁場(chǎng)控制的磁性形狀記憶效應(yīng)，近些年來受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。在這類合金中，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對(duì)性能的影響十分重要。為了提升這類合金在磁場(chǎng)條件下的使用性能，有必要對(duì)其在磁場(chǎng)條件下的結(jié)構(gòu)特征和轉(zhuǎn)變進(jìn)行原位研究。
　　本文選擇兩類典型的鐵

2、磁形狀記憶合金——哈斯勒型的Ni-Mn-X(X=Sn、Sb)和半哈斯勒型的Co-Mn-Z(Z=Si、Ge)合金為模型合金，采用同步輻射高能X射線對(duì)其在無磁場(chǎng)和磁場(chǎng)條件下的晶體結(jié)構(gòu)隨溫度的變化關(guān)系進(jìn)行了原位衍射分析，探討了溫度、磁場(chǎng)條件和合金成分對(duì)馬氏體相變的影響規(guī)律和機(jī)制。獲得的主要結(jié)論如下:
　　1、哈斯勒合金Ni50Mn37Sn13、Ni50Mn37Sb13和Ni45Cu5Mn37Sn13在降溫過程中發(fā)生馬氏體相變，從L21型

3、立方結(jié)構(gòu)的奧氏體變?yōu)?O型正交結(jié)構(gòu)的馬氏體相。半哈斯勒合金CoMnSi、CoMnGe、CoMnSi0.33Ge0.67和CoMnSi0.67Ge0.33在降溫過程中發(fā)生馬氏體相變，從Ni2In型六角結(jié)構(gòu)的奧氏體變?yōu)門iNiSi型正交結(jié)構(gòu)的馬氏體相。合金成分變化不改變兩種類型合金的奧氏體和馬氏體結(jié)構(gòu)，但對(duì)馬氏體相變溫度影響較大。
　　2、施加2T的磁場(chǎng)能夠穩(wěn)定哈斯勒合金的奧氏體相，阻礙哈斯勒合金中馬氏體相變的進(jìn)行。施加2T和6T的磁

4、場(chǎng)能夠顯著穩(wěn)定半哈斯勒合金的馬氏體相，促進(jìn)馬氏體相變的發(fā)生。分析表明，磁場(chǎng)對(duì)兩種類型合金中馬氏體相變的影響主要取決于相變前后合金磁矩的變化。
　　3、兩種類型的鐵磁形狀記憶合金的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變都伴隨著磁性轉(zhuǎn)變，但施加磁場(chǎng)對(duì)兩種類型合金結(jié)構(gòu)的影響不同。對(duì)于哈斯勒合金，施加2T的磁場(chǎng)不改變晶胞參數(shù)。對(duì)于半哈斯勒合金，施加2T和6T磁場(chǎng)對(duì)晶胞參數(shù)的影響與合金成分有關(guān):磁場(chǎng)使CoMnSi和CoMnSi0.67Ge0.33合金的晶胞體積收縮，但對(duì)