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(shù)作為一種高效節(jié)能環(huán)保的制冷技術(shù)，被認(rèn)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(shè)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(diǎn)。微型制冷要解決的一個(gè)關(guān)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?yàn)槭紫葪l帶和薄膜樣品在幾何學(xué)上有非常大的表面積和體積之比，有利于其進(jìn)行熱交換；其次相比于塊體，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)相僅需要很短的時(shí)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(jí)馬氏體相變，且在相變附近會(huì)表現(xiàn)出豐富的物理性質(zhì)，而受到越來越多的關(guān)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(guān)物理性質(zhì)，討論了退火對(duì)條帶磁性能的影響，探究了沉積溫度對(duì)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(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)

3、　　向二元NiMn合金中摻雜低價(jià)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(huì)明顯降低馬氏體相變溫度。Ni50Mn35Ti15合金在室溫下為5M馬氏體結(jié)構(gòu)，這里我們向Ni50Mn35Ti15合金中引入Co得到Ni37Co13Mn35Ti15合金，對(duì)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(jìn)行研究，通過電弧熔煉和熔體快淬技術(shù)制備了

4、Ni37Co13Mn35Ti15合金的快淬條帶，并拿出一部分條帶進(jìn)行短時(shí)間高溫退火。通過室溫下X射線衍射（XRD）檢測(cè)，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(chǎng)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(zhǎng)，退火后條帶表現(xiàn)出晶粒長(zhǎng)大，同時(shí)可以看出大晶粒是由小晶粒聚集生長(zhǎng)的；熱力學(xué)測(cè)量和磁性測(cè)量結(jié)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(chǎng)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(shù)制備出了不同沉積溫度下的四個(gè)Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜樣品，并通過XRD，F(xiàn)ESEM和振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）對(duì)它們的結(jié)構(gòu)、微觀形貌和磁性能進(jìn)行了研究。我們

6、發(fā)現(xiàn)沉積溫度對(duì)薄膜的厚度和成分沒有影響，但會(huì)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(jié)果證明沉積溫度可以減弱基片對(duì)薄膜的限制，且沉積溫度的提高也會(huì)使得薄膜的矯頑力和剩磁增加。這些都預(yù)示著該合金薄膜在磁性薄膜中的應(yīng)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(gè)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