钽替代部分锰对锰钴锗合金马氏体相变和磁性能的影响

发布时间：2021-06-25 02:38

　　为研究Ta替代部分Mn对Mn_1-xTa_xCoGe（x=0,0.01,0.02,0.03,0.04）系列合金晶体结构、马氏体相变和磁性能的影响,将Mn,Ta,Co,Ge金属单质（纯度为99.99%以上）置于充满高纯氩气（纯度为99.99%以上）的WK-Ⅱ型非自耗电弧炉内进行熔炼,冷却后置于充满氩气（纯度为99.99%以上）的石英管中,在1 073 K的温度下退火120 h,随炉冷却至室温后得到Mn_1-xTa_xCoGe（x=0,0.01,0.02,0.03,0.04）系列合金。采用X射线衍射（XRD）、差示扫描量热仪（DSC）和多参数磁学测量系统对合金材料的晶体结构、马氏体相变和磁性能进行了表征。实验结果发现,室温下的Mn_1-xTa_xCoGe（x=0,0.01,0.02,0.03,0.04）系列合金呈现单一的正交马氏体相结构,Ta取代Mn没有改变合金在室温下的晶体结构,晶胞体积随着Ta含量的升高而增大;随着Ta对Mn的取代,马氏体相变温度从480K升高到585... 

【文章来源】：功能材料. 2020,51(05)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

Mn-Ta-Co-Ge合金粉末在室温下的XRD图

为了分析Ta的掺杂对Mn-Co-Ge合金马氏体转变温度的影响,测得了Mn1-xTaxCoGe(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)合金在升降温速率为20 K/min条件下的DSC曲线,如图2所示。图中的箭头方向表示升温和降温过程。从图中可以看出,合金在加热和冷却的情况时都只出现一个放热峰和吸热峰,且热滞较大,这是一级结构相变的典型特征。Ta的掺杂没有改变其相变顺序,放热峰曲线为马氏体相变曲线,具有吸热峰的曲线为马氏体逆相变曲线。Mn1-xTaxCoGe(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)合金马氏体相变温度和逆相变温度随Ta含量的变化情况如图3所示。当x=0时,马氏体相变开始温度为480 K。当Ta含量逐渐增加时,马氏体相变温度逐渐升高。当x=0.04时,马氏体相变开始温度高达585 K,并且相变温度仍有增加的趋势。由之前的研究成果可以知道,马氏体相变结构温度通常对价电子浓度有着强烈的依赖[14],马氏体结构相变随着价电子浓度的降低向低温方向移动。但是如图4所示,在Mn1-xTaxCoGe(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)合金中,随着Ta含量的增加,价电子浓度降低,马氏体相变温度却随之升高,因此不能用价电子浓度的变化说明马氏体转变温度的升高。除价电子浓度外,晶胞体积也是也是影响转变温度的重要因素。MnCoGe合金中六角Ni2In型奥氏体相的晶胞体积小于正交TiNiSi型马氏体相,原子半径较大的元素的掺杂会增大合金的晶胞体积,稳定正交马氏体相结构,增大相变温度[19-20]。如图5所示,在Mn1-xTaxCoGe(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)合金中,由于Ta的原子半径要大于Mn,因此随着Ta含量的增加,合金晶胞体积增大,马氏体相趋于稳定,马氏体转变温度升高。此外,在该系列合金DSC图谱中,可以观察到升温和降温过程中均在330K温度附近出现较弱的峰,滞后较小,这是二级磁相变的典型特征,因此可以推断在330 K附近发生了顺磁-铁磁的居里转变,且居里转变温度随Ta含量的变化而变化。图3 Mn1-xTaxCoGe(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)合金相变温度图

图2 Mn1-xTaxCoGe(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)合金的DSC曲线图4 价电子浓度与Mn1-xTaxCoGe(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)合金相变温度对比图

【参考文献】：
期刊论文
[1]非化学计量比MnFe（P，Si，Ge）合金在低场下的磁热效应[J]. 王高峰,松林,李福安,哈斯朝鲁,李新文,特古斯.  金属学报. 2007(08)



本文编号：3248321