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(lái)的一類(lèi)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(lái)受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。在這類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(wú)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(guò)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(guò)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(mén)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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)