新型复合磁弹性材料的制备与物性研究

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磁致伸缩材料是一种极其重要的磁性功能材料,在声学、传感器和电子器件、微控制领域等方面具有广泛的应用前景。本论文工作研究了几种由稀土磁致伸缩材料和铁磁性形状记忆合金材料组成的新型复合磁弹性材料的制备与物性研究。分别采用电弧熔炼等制备手段和适当热处理合成先驱材料,采用粉末粘接等制备手段获得不同组分、不同压强的磁弹性材料,并且对材料的晶体结构、磁致伸缩性能以及其他的磁性质进行相应的测试与分析。我们制备出了TbFe1.95:Mn2NiGa、TbFe1.95:Ni50Mn37Sn13和TbFe1.95:Ni50Mn37Sb13复合材料。研究工作表明,TbFe1.95材料产生的磁致伸缩可以作为应力来诱导Ni50Mn37Sn13、Ni50Mn37Sb13材料发生马氏体相变,并在外加磁场作用下进行马氏体变体重排,产生较大的应变。在压强为16MPa和18MPa下制备的TbFe1.95:Mn2NiGa复合材料中,摩尔比6:4组分和7:3组分的应变值分别达到最大值;我们还分析了等体积TbFe1.95替换Mn2NiGa时TbFe1.95对磁致伸缩的贡献,计算得到在16MPa下,Mn2NiGa发生马氏体变体重排引起的应变值贡献约为30%。在压强为16MPa下制备的TbFe1.95:Ni50Mn37Sn13和TbFe1.95:Ni50Mn37Sb13复合材料中,摩尔比7:3的组分应变值均为最大值。我们选取了形状记忆合金MM’X材料作为复合材料的一个新的前驱材料进行研究。研究发现,MM’X材料(M、M’为过渡族元素,X为Si、Ge、Sn)中的FeCoX体系,在室温下FeCoGe、FeCoSn是Ni2In型的六角相;FeCoSi是TiNiSi型的正交相,FeCoSi在温度在1273K时发生了从六角母相到正交相的马氏体相变行为。在X=Si→Ge→Sn原子半径逐渐变化中,六角相的居里温度TC以及熔点随着X原子半径增加而逐渐降低。
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