NI-Mn-In系列鐵磁形狀記憶合金的物性研究.pdf

1、近幾年，Ni-Mn-In系列鐵磁形狀記憶合金（Ferromagnetic Shape Memory Alloys，F(xiàn)SMAs）由于其鐵磁性和結(jié)構(gòu)相變耦合在一起衍生出來(lái)很多新穎的特性而成為了當(dāng)前材料界的研究熱點(diǎn)。為了拓展Ni-Mn-In馬氏體相變材料的成分范圍，改善已有相變材料的性質(zhì)，本文通過(guò)摻雜、調(diào)節(jié)成分等手段，采用電弧熔煉、甩帶等制備方法合成了Ni-Mn-In-X系列合金，采用X衍射、多功能物性測(cè)量系統(tǒng)、掃描電鏡等設(shè)備系統(tǒng)研究了樣品的

2、結(jié)構(gòu)、相變與磁性的變化。主要內(nèi)容如下:
　　 (1)目前只在富Mn的Ni-Mn-In合金中報(bào)道存在鐵磁形狀記憶效應(yīng)。為了擴(kuò)充N(xiāo)i-Mn-in FSMAs家族，在本文中，我們合成了非富Mn成分的Ni50+xMn25in25-x(x=0，1，2，3，4，5 and6)合金，詳細(xì)研究了其馬氏體相變規(guī)律。由于Ni的原子半徑小于In，所以隨著x的增加晶格逐漸減小，并且在Ni50+xMn25In25-x(x=5 and6)兩個(gè)樣品中發(fā)現(xiàn)了馬

3、氏體相變。結(jié)合第一性原理得出的Ni2Mn1+xIn1-x發(fā)生相變的臨界晶格大小以及非正分配比Ni50Mn50-xInx(15≤x≤16)的相變規(guī)律，我們得出，對(duì)于Ni-Mn-In合金，要想出現(xiàn)相變晶格常數(shù)必須處在一定范圍以內(nèi)(a＜0.601nm)。這為探索新的具有鐵磁性的Ni-Mn-In形狀記憶合金起到指導(dǎo)作用。
　　 (2)在探索非富Mn成分的Ni50+xMn25In25-x(x=0，1，2，3，4，5and6)合金相變規(guī)律中

4、，我們?cè)贜i55Mn25In20甩帶片中發(fā)現(xiàn)了鐵磁性馬氏體相變。為了了解其相交機(jī)制，我們?cè)敿?xì)研究了Ni55Mn25In20甩帶片的微結(jié)構(gòu)與磁性。研究發(fā)現(xiàn)其相變前后磁化強(qiáng)度可以變化9 emu/g，由此作為驅(qū)動(dòng)力當(dāng)施加5T的外磁場(chǎng)時(shí)，相變溫度下降了9K左右。因此可以期待其具有磁誘發(fā)逆相變的應(yīng)用特性。
　　 (3)以無(wú)相變的Ni50Mn33In17合金為母體，制備了等價(jià)電子濃度Ni50Mn33In17-xGax(x=0，1，2，3，4

5、，5)系列合金。研究發(fā)現(xiàn)隨著Ga取代In，晶格越來(lái)越小。盡管母體無(wú)相變，隨著Ga含量的增加，當(dāng)晶格減小到一定程度時(shí)(x=3即a＜0.601 nm)樣品開(kāi)始出現(xiàn)相變。排除掉電子濃度的影響，說(shuō)明晶格大小對(duì)誘發(fā)馬氏體相變有至關(guān)重要的作用。這和前面的非富Mn成分的Ni50+xMn25In25-x(x=0，1，2，3，4，5 and6)合金相變規(guī)律是一致的。同時(shí)，在7T的外加磁場(chǎng)下，我們?cè)贜i50Mn33In12Ga5中發(fā)現(xiàn)了0.22％的可逆磁誘

6、導(dǎo)應(yīng)變，具有很好的應(yīng)用前景。
　　 (4)以有相變的Ni50Mn36In14為母體制備了Ni50Mn36In14-xSbx(x=0，2，4，6)系列合金，詳細(xì)研究了其溫度與磁場(chǎng)誘導(dǎo)形狀記憶效應(yīng)。發(fā)現(xiàn)隨著用Sb去取代In，相變溫度逐漸降低。然而樣品的應(yīng)變?cè)絹?lái)越大，在Ni50Mn36In8Sb6中達(dá)到了1.7％，這是不添加Sb樣品的十幾倍。此外，施加外磁場(chǎng)發(fā)現(xiàn)了幾乎同樣大小的磁誘導(dǎo)應(yīng)變。研究發(fā)現(xiàn)，這和樣品的磁晶各向異性有關(guān)，同時(shí)和馬