Ni-Mn-Al铁磁形状记忆合金的马氏体相变、磁热和磁电阻效应研究
发布时间：2020-10-17 01:16
Ni-Mn基铁磁形状记忆合金由于在马氏体相变附近展现出许多独特的性能,例如形状记忆效应、磁热效应、磁电阻效应以及弹热效应等,从而引起了越来越多的关注。基于这些性能,这些合金在磁传感器、存储器以及磁制冷等方面有着广阔的应用前景。Ni-Mn-Al系列合金因具有价格低廉,力学性能较好等特点,逐渐成为当前研究的热点。本文系统研究了Ni-Mn-Al系列合金的结构、马氏体相变、磁性能及力学性能,主要内容如下:(1)通过真空电弧熔炼制备了Ni_(40)Co_xMn_(44-x)Al_(16)(x=5,7)多晶合金,采用X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、综合物性测试系统(PPMS)对合金的结构、相变及磁性能进行了研究。研究表明,该合金在室温主要由B2相和10M相组成。随着Co含量的增加,马氏体相变温度逐渐向高温方向移动,同时相变过程中伴随着较大的磁化强度的变化。由于马氏体和奥氏体具有不同的结构,导致材料的输运性质随温度发生明显的变化。当外加磁场为90 kOe时,x=5和7合金在各自的马氏体相变温度附近磁电阻的峰值达到-46.39%和-41.75%,表现出较大的磁电阻效应。(2)采用溶体快淬法制备了Ni_(43.3)Mn_(31.5)Fe_(11.7)Al_(13.5)合金条带,在1373 K温度下退火十分钟,并对其结构和性质做了系统的研究。研究结果表明,条带的表面由较大尺寸的晶粒组成,并在晶界处含有少量γ相。通过对合金条带磁性和输运性质的测量,证实了条带中存在铁磁奥氏体到弱磁马氏体的结构相变。在马氏体相变温度附近,合金条带的磁电阻的最大值达到-7.5%。在去磁场的过程中,由于部分奥氏体处于动力学钉扎状态不能重新转变为马氏体,导致磁电阻并没有恢复到初始值。(3)通过Fe、Co元素对Ni-Mn-Al合金进行共掺杂,详细的研究了不同Fe/Co比例对Ni_(40)Co_(10-x)Fe_xMn_(33)Al_(17)(x=4,6,8)合金结构、磁性能及磁电阻性能的影响。研究表明,这类合金在室温主要由B2相和γ相组成,且随着Fe含量的增加,γ相的体积分数逐渐增大。随着Fe/Co比例增加,合金的马氏体相变温度逐渐向低温方向移动。当磁场为3 T时,样品x=4,6和8的最大磁熵变值分别为10.6,8.2和4.4 J/kg K。同时,在马氏体相变温度附近,x=4,6和8合金的最大磁电阻值分别达到-33.3%,-25.7%和-13.1%。另外,随着Fe含量的增加,合金的压缩强度和压缩应变都显著增强,表明γ相的存在能有效提高合金的力学性能。Ni-Co-Fe-Mn-Al合金具有较宽的工作温区、大的磁熵变和磁电阻效应、良好的力学性能等特点,使得该类合金有着非常广阔的应用前景。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG139.6
【部分图文】：
图 1-1 Ni2MnGa 晶体结构Fig. 1-1 Ni2MnGa crystal structure磁形状记忆合金的相变铁磁形状记忆合金中，随着温度的降低，往往伴随着由。马氏体最早是在钢中发现的，将钢升温到一定温度然硬的淬火组织，即马氏体。马氏体相变是指原子经过无并伴随着形状改变的一级相变。在 Ni-Mn-X 合金中，的磁性耦合，Mn 原子间的相互作用可以由 Ni 和 X 原n 原子间距是影响 Mn 原子相互作用的重要因素。当合n-Mn 原子趋向于反铁磁排列，尤其是当发生马氏体相间距，导致在非正分的 NiMn 基铁磁形状记忆合金中，共存的马氏体相的转变。
图 1-3 磁制冷流程示意图Fig. 1-3 Magnetic refrigeration process graph3.2 磁电阻效应磁电阻效应是指磁性材料在磁场作用下电阻发生改变的现象。几乎在所有的合金存在一定程度的磁电阻效应。这是因为当施加磁场时，合金中的传导电子会受到洛力的作用而发生偏转运动，导致附带的散射截面形成，从而改变电阻的大小。但是情况下，这类磁电阻都比较小，主要由电流和磁场的相对取向来控制。随着信息技不断发展，人们对新型功能材料的需求也越来越大。基于磁电阻效应的磁传感器因高的灵敏度、可靠性、体积小以及好的稳定性而受到了广泛的应用。随后巨磁电阻的发现使这类材料在信息存储方面展现出巨大的应用潜力。这极大的激发了人们对巨磁电阻效应材料的研究热情，促进了这类材料的快速发展。根据不同的物理机制可以把磁电阻效应分为：正常磁电阻、各向异性磁电阻、庞
太原理工大学硕士研究生学位论文为大部分传导电子在非磁性散射时都不会改变电子的自旋，所以可以把导电分解成自旋向上和向下的两个接近独立的电子导电通道，它们之间是并联的关系，如图 1-4 所示。图 1-4（a）表示自旋相反的两个传导电子经过两磁矩反平行排列的相邻磁层所受散射状态。图 1-4（b）是穿过两个磁矩平行排列的磁层所受散射状态。
【参考文献】
本文编号：2844053
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG139.6
【部分图文】：
图 1-1 Ni2MnGa 晶体结构Fig. 1-1 Ni2MnGa crystal structure磁形状记忆合金的相变铁磁形状记忆合金中，随着温度的降低，往往伴随着由。马氏体最早是在钢中发现的，将钢升温到一定温度然硬的淬火组织，即马氏体。马氏体相变是指原子经过无并伴随着形状改变的一级相变。在 Ni-Mn-X 合金中，的磁性耦合，Mn 原子间的相互作用可以由 Ni 和 X 原n 原子间距是影响 Mn 原子相互作用的重要因素。当合n-Mn 原子趋向于反铁磁排列，尤其是当发生马氏体相间距，导致在非正分的 NiMn 基铁磁形状记忆合金中，共存的马氏体相的转变。
图 1-3 磁制冷流程示意图Fig. 1-3 Magnetic refrigeration process graph3.2 磁电阻效应磁电阻效应是指磁性材料在磁场作用下电阻发生改变的现象。几乎在所有的合金存在一定程度的磁电阻效应。这是因为当施加磁场时，合金中的传导电子会受到洛力的作用而发生偏转运动，导致附带的散射截面形成，从而改变电阻的大小。但是情况下，这类磁电阻都比较小，主要由电流和磁场的相对取向来控制。随着信息技不断发展，人们对新型功能材料的需求也越来越大。基于磁电阻效应的磁传感器因高的灵敏度、可靠性、体积小以及好的稳定性而受到了广泛的应用。随后巨磁电阻的发现使这类材料在信息存储方面展现出巨大的应用潜力。这极大的激发了人们对巨磁电阻效应材料的研究热情，促进了这类材料的快速发展。根据不同的物理机制可以把磁电阻效应分为：正常磁电阻、各向异性磁电阻、庞
太原理工大学硕士研究生学位论文为大部分传导电子在非磁性散射时都不会改变电子的自旋，所以可以把导电分解成自旋向上和向下的两个接近独立的电子导电通道，它们之间是并联的关系，如图 1-4 所示。图 1-4（a）表示自旋相反的两个传导电子经过两磁矩反平行排列的相邻磁层所受散射状态。图 1-4（b）是穿过两个磁矩平行排列的磁层所受散射状态。
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 Chao Jing;Yejun Yang;Xiaolong Wang;Pan Liao;Dong Zheng;Baojuan Kang;Shixun Cao;Jincang Zhang;Jie Zhu;Zhe Li;;Epitaxial growth of single-crystalline Ni_(46)Co_4Mn_(37)In_(13) thin film and investigation of its magnetoresistance[J];Progress in Natural Science:Materials International;2014年01期
本文编号：2844053
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/2844053.html
