Si掺杂的铁磁形状记忆合金Co50Ni21Ga29Six的物性研究

成功生长了Co50Ni21Ga29:Si(x=1,2)单晶样品,对其磁性,马氏体相变及其相关性质进行了细致的测量.发现掺si成分的单晶具有非常迅速的马氏体相变行为、2.5%的大相变应变、大于100 ppm的磁感生应变和4.5%的相变电阻.进一步研究指出,CoNiGa合金中掺入适量Si元素,能够降低材料的马氏体相变温度,减小相变热滞后,提高材料的居里温度,并使得磁性原子的磁矩有所降低.尤其重要的是Si元素的添加能够增大材料马氏体的磁晶各向异性能,改善马氏体变体的迁移特性,从而获得更大的磁感生应变.     

Fe和Co元素在铁磁性形状记忆合金Mn50Ni25－xFe(Co)xGa25中的作用

为了进一步改善材料的性能和探索新的材料，将Mn₂NiGa合金中的Ni元素分别用Fe和Co替代，制备了Mn₅₀Ni_25-xFe(Co)_xGa₂₅系列合金. 研究了Fe和Co元素对Mn₂NiGa合金的结构、马氏体相变行为、磁性和机械性能等方面的影响. 关键词： 铁磁形状记忆合金 Heusler合金 50Ni_25-xFe(Co)_xGa₂₅')" href="#">Mn₅₀Ni_25-xFe(Co)_xGa₂₅     

Ni52Mn24Ga24单晶中取向内应力的热动力学计算

测量了Ni₅₂Mn₂₄Ga₂₄单晶样品在磁场加载和未加载情 况下马氏体相变时的相变应变.分析结果表明：用提拉法生长单晶时在晶体内部引入了单一取向的内应力，该取向内应力可诱导马氏体变体择优取向，从而导致马氏体相变时产生大的相变应变.从理论上计算了该内应力的大小.另外，对样品在马氏体态单纯磁诱导应变的热动力学研究，表明取向内应力在马氏体态依然存在. 关键词： 马氏体相变 磁感生应变 内应力     

铁磁形状记忆合金Co50Ni20Ga30-xSix的结构及物性研究

用Si元素替代CoNiGa合金中的Ga元素后,研究了材料的结构、马氏体相变及其磁性的变化.结果发现,当Si原子的含量在0—10％范围内,材料能够形成体心立方结构,并且具有很好的热弹性马氏体相变行为.进一步研究指出,简单的从掺杂元素的原子半径大小来判断其对奥氏体稳定性的影响是不够的,必须从考虑掺杂原子与基本元素原子半径之间的比例来考虑这一问题.同时还发现Curie温度和饱和磁化强度随着Si含量的上升而有所降低,但是其马氏体的各向异性随着Si含量的增加而增强,这一点对于在合金中获得大磁感生应变具有指导意义. 关键词： 铁磁形状记忆合金 马氏体相变 CoNiGaSi合金     

Co50Ni22Ga28:Fex单晶在室温和100℃高温的超弹性研究

制备了四元铁磁性Heusler合金Co₅₀Ni₂₂Ga_{28：Fex（x＝0，1.5，2，2.5），发现材料具有很好的机械性能，在加压、 弯曲和扭曲时都展现出很好的超弹性.室温时，在压力作用下，Co50Ni22< /sub>Ga28：Fe2单晶样品在［001］和［110］方向分别具有约4%和 6.7%的完全可恢复应变.Co50Ni22Ga28：Fe1.5单晶样品在室温下沿［001］和［110］方向的应力与应变σ-ε曲线的平台部分较缓， 但升温到100℃时，σ-ε曲线中表示超弹性应变的平台变平.Co50Ni22Ga28 ：Fe2.5成分的单晶在［001］方向可得到5.5%的超弹性应 变.同时以上材料都显示出了明显的弹性各向异性. 关键词： 铁磁性Heusler合金 超弹性 50Ni22Ga28：Fex')" href="#">Co50Ni22Ga28：Fex}     

掺杂对Ni51.5Mn25Ga23.5相变行为和磁性的影响

通过往母合金Ni_51.5Mn₂₅Ga_23.5掺入7种IVA, VA和VIA 过渡族元素得到系列掺杂合金Ni_51.5Mn₂₃M₂Ga_{23 .5}.M为掺杂元素.实验结果表明，掺杂效应一般引起马氏体相变温度的下降，其中，W 的掺杂是7种元素中唯一使相变温度升高的特例，且出现了中间马氏体相变.同时，在价电子 浓度不变的情况下，相变更敏感于原子的尺度效应.实验发现，Ti，Zr，Hf，V四种非磁性元 素的掺杂使Mn原子磁矩减小，而Nb，Ta，W三种非磁性元素的掺杂却可以明显地增大Mn原子 的磁矩.在考察掺杂效应时，不能忽略马氏体相变引起的晶格变化对材料磁性的影响. 关键词： NiMnGa 掺杂 马氏体相变 磁性     

Ni47Mn32Ga21多晶合金的磁熵变和磁感生应变

对定向凝固方法制备的Ni₄₇Mn₃₂Ga₂₁多晶合金,通过扫描电镜、金相、电子能谱等手段研究其组份和组织形貌,通过对合金磁化强度与温度关系、等温磁化曲线及磁感生应变曲线等的测量分析,研究了合金结构相变和磁相变过程中的磁熵变及不同压力下的磁感生应变. 研究结果表明:合金组份与设计组份基本一致,室温下合金大部分为马氏体相. 升温过程中合金的磁熵变在居里温度(365 K)附近有最大值,并有较大的磁熵变峰值半高宽,747 kA/m的磁场下该磁熵变最大值为-1.45 J/kg ·K,磁熵变峰值的半高宽为21 K. 合金在室温(298 K)下有较好的双向可恢复磁感生应变,480 kA/m磁场下,无压力时合金的磁感生应变值达到-670×10^-6,并趋饱和;而在与磁场方向平行的27.3 MPa外压力作用下合金的磁感生应变值增大到-1300×10^-6,且未饱和. 关键词： Ni-Mn-Ga 铁磁形状记忆合金 磁熵变 磁感生应变     

Ni53.2Mn22.6Ga24.2单晶的两步热弹性马氏体相变及其应力应变特性

对具有两步完全热弹性的Ni_53.2Mn_22.6Ga_24.2单晶的物性采用多种测量手段进行了表征,特别研究了不同温度下的应力-应变特性.研究表明,热诱发的中间马氏体相变应变远大于马氏体相变应变.在较低的形变温度下,沿单晶母相［001］方向的压应力诱发的是两步马氏体相变,材料表现出赝弹性;在较高的形变温度下,只能观察到一步马氏体相变,材料展现出完全超弹性特性.此外,利用热力学理论分别计算了诱发马氏体相变和中间马氏体相变的临界应力与形变温度的关系,与实验测量得到的结果相符. 关键词： 马氏体相变 形状记忆效应 应变 超弹性     

熔体快淬对Ni-Mn-Ga合金马氏体相变特征及应变的影响

用真空快淬炉制备了名义成分为Ni₅₀Mn₂₇Ga₂₃，淬速 分别为2，4，8m/s的快淬态试样，并将部分试样热处理.研究结果表明，与铸态相比，快淬态试样马氏体相 变温度、居里温度均有所降低，经热处理后，降低的马氏体温度和居里温度会提高.快淬合 金与铸态合金相比更容易获得单相的Ni₂MnGa结构，并能使合金主衍射峰从（22 0）转向（ 400），形成织构，热处理后织构消失.快淬工艺对相变应变和磁致应变的影响表现出复杂性 ，研究发现获得织构的快淬带具有较浇铸态试样更大的相变应变和磁致应变. 关键词： 50Mn₂₇Ga₂₃')" href="#">Ni₅₀Mn₂₇Ga₂₃ 快淬 马氏体相变 应变     

在永磁体强磁场中Mn1.2Fe0.8P1-xSix系列化合物热磁发电研究

研究了处于永磁体强磁场中Mn_1.2Fe_0.8P_1-xSi_x 系列化合物的热磁发电性能, 采用高性能球磨和固相烧结合成方法制备了Mn_1.2Fe_0.8P_1-xSi_x 系列化合物, 并对该系列化合物的物相结构、磁性和热磁发电性能进行了测量. 结果表明: Mn_1.2Fe_0.8P_0.37Si_0.63和Mn_1.2Fe_0.8P_0.35Si_0.65化合物是具有Fe₂P型六角结构的一级相变软磁性材料, 两者居里温度分别为334 K和348 K, 处于工业余热温区. 根据一级相变磁性材料在居里温度磁化强度发生突变这一特性, 研制热磁发电演示装置, 测量了Mn_1.2Fe_0.8P_0.37Si_0.63和Mn_1.2Fe_0.8P_0.35Si_0.65这两种材料铁磁相变产生感应电流大小与线圈匝数、热磁发电材料质量、表面积、表面上温度梯度的关系. 研究结果表明, Mn_1.2Fe_0.8P_1-xSi_x系列化合物具有很好的热磁发电性能, 有望成为热磁发电候选材料.     

The effect of Si content on the martensitic transfor-mation temperature of Ni55.5e18Ga26.5-xSix alloys

This paper investigates the effects of substitution of Si for Ga on the martensitic transformation behaviours in Ni-Fe-Ga alloys by using optical metallographic microscope and differential scanning calorimetry (DSC) methods. The structure type of Ni_55.5Fe₁₈Ga_26.5-xSi_x alloys is determined by x-ray diffraction (XRD), and the XRD patterns show the microstructure of Ni-Fe-Ga-Si alloys transformed from body-centred tetragonal martensite (with Si content x = 0) to body-centred cubic austenite (with x = 2) at room temperature. The martensitic transformation temperatures of the Ni_55.5Fe₁₈Ga_26.5-xSi_x alloys decrease almost linearly with increasing Si content in the Si content range of x ≤ 3. Thermal treatment also plays an important role on martensitic transformation temperatures in the Ni-Fe-Ga-Si alloy. The valence electronic concentrations, size factor, L2₁ degree of order and strength of parent phase influence the martensitic transformation temperatures of the Ni-Fe-Ga-Si alloys. An understanding of the relationship between martensitic transformation temperatures and Si content will be significant for designing an appropriate Ni-Fe-Ga-Si alloy for a specific application at a given temperature.     

四元Heusler合金NiMnFeGa中Fe原子的磁性贡献

用熔炼和甩带的方法制备了组分为Ni₅₀Fe_xMn_25-xGa ₂₅(x=0—25) 的系列样品.x射线衍射实验结果表明，当Fe取代Mn的含量x＜17时，用熔炼和甩带的方法均 能合成高度有序的L2₁结构的Heusler相.而当x＞17时，普通熔炼方法只能得到 低有序度的 γ相，只有采用甩带急冷的方法才能获得高度有序的纯L2₁结构的化合物.根据 交流磁化率 和分子磁矩的测试结果，初步分析了Fe原子对化合物磁性的贡献，认为Fe原子占据了Mn原子 的位置后，具有高于一般含铁合金的原子磁矩，可达2.55—3.55μ_B. 关键词： Heusler合金 50Fe_xMn_25-xGa_{25')" href="#">Ni50FexMn25-xGa25}     

Effect of cobalt doping on thermoelastic martensitic transformations and physical properties of magnetic shape memory alloys Ni50 − x Co x Mn29Ga21

The magnetic and thermoelastic martensitic transformations and physical properties (magnetization, electrical resistivity, thermoelectric power, relative elongation, and thermal expansion coefficient) of multicomponent magnetic shape memory alloys Ni_{50 ? x} Co _x Mn₂₉Ga₂₁ (x = 0, 1, 2, 3, 10 at %) have been investigated. The critical temperatures of thermoelastic martensitic transformation and magnetic transitions have been determined. It has been found that the alloy with 10 at % Co undergoes a martensitic transformation in the temperature range of 6–10 K.     

Structural and magnetic investigations in the vicinity of first-order transformations in Ni–Mn–Ga–Co ferromagnetic shape memory alloys

Among the series of alloys derived from Ni₅₀Mn₂₉Ga₂₁ on selective substitution of Co for Ni and Mn, two alloys Ni_49.8Mn_27.2Ga_21.2Co_1.8 and Ni_46.9Mn_28.8Ga₂₁Co_3.3 referred to as CoMn-1.8 and CoNi-3.3, respectively, are found to exhibit an additional first-order transformation below their martensitic transformation temperatures. Systematic studies on temperature and field dependence of magnetic properties of these alloys are carried out, through the transformations, to understand their origin. An examination of these results in conjunction with those from structural investigations reveals that the transformation in the CoMn-1.8 alloy is an intermartensitic transformation and has a structural origin, while that in the CoNi-3.3 alloy is not of the structural origin and is attributed to local spin inversion of Co moments, which is of the magnetic origin.     

MnxSi1-x磁性薄膜的结构研究

利用X射线衍射(XRD)和X射线吸收近边结构(XANES)方法研究了在Si(100)衬底上及600℃温度条件下用分子束外延(MBE)共蒸发方法生长的Mn_xSi_1-x磁性薄膜的结构.由XRD结果表明,只有在高Mn含量(8％和17％)样品中存在着Mn₄Si₇化合物物相.而XANES结果则显示,对于Mn浓度在0.7%到17%之间的Mn_xSi_1-x样品,其Mn原子的XANES谱表现出了一致的谱线特征.基于多重散射的XANES理论计算进一步表明,只有根据Mn₄Si₇模型计算出的理论XANES谱才能够很好的重构出Mn_xSi_1-x样品的实验XANES谱.这些研究结果说明在Mn_xSi_1-x样品中,Mn原子主要是以镶嵌式的Mn₄Si₇化合物纳米晶颗粒存在于Si薄膜介质中,几乎不存在间隙位和替代位的Mn原子. 关键词： xSi_1-x磁性薄膜')" href="#">Mn_xSi_1-x磁性薄膜 分子束外延 XRD XANES     

哈斯勒合金Ni-Mn-Ga的马氏体相变和磁增强双向形状记忆效应

通过研究铁磁性金属间化合物Ni_2+xMn_1-xGa(x=-0.1,0,0.08,0.13,0.18,0.2)和Ni_2-xMn_1+x/2Ga_1+x/2(x=-0.1,0,0.04,0.06,0.1)两个系列多晶样品的交流磁化率随温度的变化行为,得到了化合物在不同组分下的马氏体相变温度TM和居里温度T_C.发现随着Ni成分的增加,前者的马氏体相变温度T_m增加,而居里温度T_C降低,后者的马氏体相变温度T_m和居里温度T_C均是先增大后减小.报道了T_m在室温附近的单晶样品Ni₅₂Mn₂₄Ga₂₄的磁场增强双向形状记忆效应.发现伴随着马氏体相变,样品在[001]方向可产生1.2%的收缩.如果在该方向施加1.2T的偏磁场可以使该应变值增大到4.0%.而垂直于[001]方向施加1.2T的偏磁场时,在[001]方向产生1.6%的膨胀.阐明了产生大应变的原因并非相界移动,而是单晶的杂散内应力小和外加磁场通过孪晶界移动使马氏体变体重组的共同结果. 关键词： 形状记忆效应 马氏体相变 2MnGa')" href="#">Ni₂MnGa     

Enhanced magnetoresistance through magnetic-field-induced phase transition in Ni2MnGa co-doped with Co and Mn

We report the observation of giant negative magnetoresistance up to −46% at 60 kOe magnetic field in Ni_1.68Co_0.32Mn_1.20Ga_0.80 alloy, which is about 5 times larger than that reported in Ni-Mn-Ga alloys. The significant change in resistivity during martensitic transformation originates from the altered electronic structure due to the change of magnetic state. The magnetic-field-induced phase transition from partially antiferromagnetic martensite to ferromagnetic austenite is responsible for the enhanced magnetoresistance.     

Crystal structure and physical properties of magnetic shape memory alloys Ni50 − x Cu x Mn29Ga21

The phase composition, crystal structure, and physical properties (magnetization, electrical resistivity, thermoelectric power, relative elongation, and thermal expansion coefficient) of the stoichiometric alloy Ni₅₀Mn₂₅Ga₂₅ and nonstoichiometric alloys Ni_{50 ? x} Cu _x Mn₂₉Ga₂₁ (x = 0, 1, 2) with the thermoelastic martensitic transformation have been investigated. The influence of the chemical composition on the transformations and physical properties of the alloys has been determined.