Ni-Co-Mn-Ti合金磁相變調(diào)控及磁性質(zhì)研究.pdf

1、磁制冷技術作為一種高效節(jié)能環(huán)保的制冷技術，被認為是最有希望替代傳統(tǒng)氣體壓縮制冷的新方法，隨著電子科技的迅猛發(fā)展，設備零件趨于小型化，微型制冷已經(jīng)成為磁致冷研究的熱點。微型制冷要解決的一個關鍵問題就是找到在微型狀態(tài)下可以利用的致冷工質(zhì)，目前研究主要集中在條帶和薄膜樣品上，這是因為首先條帶和薄膜樣品在幾何學上有非常大的表面積和體積之比，有利于其進行熱交換；其次相比于塊體，形成穩(wěn)定的結構相僅需要很短的時間甚至完全可以避免高溫退火過程，降低了能

2、耗，節(jié)約了成本。NiMn基合金可以發(fā)生一級馬氏體相變，且在相變附近會表現(xiàn)出豐富的物理性質(zhì)，而受到越來越多的關注，本文通過Co取代NiMnTi合金中的Ni，研究了全部由過渡族元素組成的Ni-Co-Mn-Ti合金條帶和薄膜的制備、相變調(diào)控及相關物理性質(zhì)，討論了退火對條帶磁性能的影響，探究了沉積溫度對薄膜磁性能的影響，并研究了薄膜的交換偏置性質(zhì)。主要內(nèi)容如下：
　　1. Ni37Co13Mn35Ti15合金條帶的顯微結構和磁性質(zhì)

3、　　向二元NiMn合金中摻雜低價Ti元素可以形成Ni50Mn50-xTix和Mn50Ni50-yTiy兩種合金體系，在這兩種合金中，Ti含量的增加不僅可以穩(wěn)定奧氏體相，而且會明顯降低馬氏體相變溫度。Ni50Mn35Ti15合金在室溫下為5M馬氏體結構，這里我們向Ni50Mn35Ti15合金中引入Co得到Ni37Co13Mn35Ti15合金，對這種全部由過渡族元素組成的合金的磁相變調(diào)控及磁熱性能進行研究，通過電弧熔煉和熔體快淬技術制備了

4、Ni37Co13Mn35Ti15合金的快淬條帶，并拿出一部分條帶進行短時間高溫退火。通過室溫下X射線衍射（XRD）檢測，我們觀察到快淬條帶以B2奧氏體為主相，退火條帶以5M馬氏體為主相；室溫下場發(fā)射掃描電鏡（FESEM）觀察可知條帶呈柱狀晶垂直于表面生長，退火后條帶表現(xiàn)出晶粒長大，同時可以看出大晶粒是由小晶粒聚集生長的；熱力學測量和磁性測量結果證明，退火使得條帶相變溫度從200K升高到325K，它們的焓變分別為7.5Jg-1和7.9 J

5、g-1，在0-5T的變化磁場下最大磁熵變分別為10.7 Jkg-1K-1和23.8Jkg-1K-1，并且得到高的有效制冷能力，分別為101.1 Jkg-1和70.8 Jkg-1。
　　2. Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜的制備和磁性能
　　本章我們利用直流磁控濺射技術制備出了不同沉積溫度下的四個Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜樣品，并通過XRD，F(xiàn)ESEM和振動樣品磁強計（VSM）對它們的結構、微觀形貌和磁性能進行了研究。我們

6、發(fā)現(xiàn)沉積溫度對薄膜的厚度和成分沒有影響，但會改變薄膜的微觀形貌和磁性能。沉積溫度越高，薄膜晶粒尺寸越大，而且XRD結果證明沉積溫度可以減弱基片對薄膜的限制，且沉積溫度的提高也會使得薄膜的矯頑力和剩磁增加。這些都預示著該合金薄膜在磁性薄膜中的應用是非常有潛力的。
　　3. Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜的交換偏置
　　本章我們通過改變?yōu)R射參數(shù)制備了兩個Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜樣品，并首次在該合金薄膜中發(fā)現(xiàn)了交換偏置的存在