论文部分内容阅读
近几年,Ni-Mn-In系列铁磁形状记忆合金(Ferromagnetic Shape Memory Alloys,FSMAs)由于其铁磁性和结构相变耦合在一起衍生出来很多新颖的特性而成为了当前材料界的研究热点。为了拓展Ni-Mn-In马氏体相变材料的成分范围,改善已有相变材料的性质,本文通过掺杂、调节成分等手段,采用电弧熔炼、甩带等制备方法合成了Ni-Mn-In-X系列合金,采用X衍射、多功能物性测量系统、扫描电镜等设备系统研究了样品的结构、相变与磁性的变化。主要内容如下：(1)目前只在富Mn的Ni-Mn-In合金中报道存在铁磁形状记忆效应。为了扩充Ni-Mn-In FSMAs家族,在本文中,我们合成了非富Mn成分的Ni50+xMn25In25-x (x=0,1,2,3,4,5and6)合金,详细研究了其马氏体相变规律。由于Ni的原子半径小于In,所以随着x的增加晶格逐渐减小,并且在Ni50+xMn25In25-x (x=5and6)两个样品中发现了马氏体相变。结合第一性原理得出的Ni2Mn1+xIn1-x发生相变的临界晶格大小以及非正分配比Ni50Mn50-xInx(15≤x≤16)的相变规律,我们得出,对于Ni-Mn-In合金,要想出现相变晶格常数必须处在一定范围以内(a<0.601nm)。这为探索新的具有铁磁性的Ni-Mn-In形状记忆合金起到指导作用。(2)在探索非富Mn成分的Ni50+xMn25In25-x (x=0,1,2,3,4,5and6)合金相变规律中,我们在Ni55Mn25In20甩带片中发现了铁磁性马氏体相变。为了了解其相变机制,我们详细研究了Ni55Mn25In20甩带片的微结构与磁性。研究发现其相变前后磁化强度可以变化9emu/g,由此作为驱动力当施加5T的外磁场时,相变温度下降了9K左右。因此可以期待其具有磁诱发逆相变的应用特性。(3)以无相变的Ni50Mn33In17合金为母体,制备了等价电子浓度Ni50Mn33In17-xGax (x=0,1,2,3,4,5)系列合金。研究发现随着Ga取代In,晶格越来越小。尽管母体无相变,随着Ga含量的增加,当晶格减小到一定程度时(x=3即a<0.601nm)样品开始出现相变。排除掉电子浓度的影响,说明晶格大小对诱发马氏体相变有至关重要的作用。这和前面的非富Mn成分的Ni50+xMn25In25-x (x=0,1,2,3,4,5and6)合金相变规律是一致的。同时,在7T的外加磁场下,我们在Ni50Mn33In12Ga5中发现了0.22%的可逆磁诱导应变,具有很好的应用前景。(4)以有相变的Ni50Mn36In14为母体制备了Ni5oMn36In14-xSbx (x=0,2,4,6)系列合金,详细研究了其温度与磁场诱导形状记忆效应。发现随着用Sb去取代In,相变温度逐渐降低。然而样品的应变越来越大,在Ni50Mn36In8Sb6中达到了1.7%,这是不添加Sb样品的十几倍。此外,施加外磁场发现了几乎同样大小的磁诱导应变。研究发现,这和样品的磁晶各向异性有关,同时和马氏体相和母相的结构差异大小也有关系。