Heusler合金功能材料的设计与制备

发布时间：2020-07-19 23:53

【摘要】：本学位论文的主要内容是研究Mn_2基、Ni_2基Heusler合金的原子占位、电子结构、磁性和相变的稳定性等物性和这些性能随不同主族元素及过渡族元素的变化规律,探索其中可能的功能材料。对Mn_2RuZ(Z=Al,Ga,In,Sn,Sb)的研究发现合金的相变驱动力与其平衡晶格常数呈正相关。预测Mn_2RuZ(Z=Ga,In,Sn,Sb)发生马氏体相变,且在奥氏体相和马氏体相中均表现为亚铁磁态,其磁性主要源于反平行耦合的Mn原子的贡献。采用KKR-CPA-LDA方法研究了Mn_2RuSn合金的原子占位和磁性。结果表明,Mn_2RuSn合金倾向形成Hg2CuTi型结构,而非Mn-Ru混乱占位的XA结构,基态能量和平衡晶格常数随着Mn(A)-Ru(C)无序程度的增加而增大,且Mn(A)-Ru(C)的无序占位有效的降低了总自旋磁矩,但始终保持亚铁磁态。采用快淬方法制备了Mn_2RuGe与Mn_2RuGa合金薄带。实验上,两个样品中存在不同程度的原子无序,其居里温度分别为303K和272K。理论上,二者均为亚铁磁态且自旋极化率很高。但二者磁矩的实验值低于计算值,尤其是Mn_2RuGa。当在1173K下退火时,二者的甩带样品均析出第二相。但在773K下对Mn_2RuGa样品进行热处理后饱和磁矩和居里温度都明显增加。对Mn_2Ni1.5Z0.5(Z=Sn,Sb)的研究表明掺杂的Ni原子是按照价电子数规则占位的,且Mn_2Ni1.5Sb0.5立方奥氏体相的磁结构稳定性对晶格常数变化敏感。随着主族元素的变化,合金发生马氏体相变的可能性增强,计算表明马氏体相变伴随着Mn(D)的磁矩翻转,这带来磁相变与结构相变的耦合,有利于实现磁场驱动马氏体相变。对Ni_2YGa(Y=Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co)的研究发现除了Ni_2TiGa与Ni_2VGa为顺磁态,其余Ni_2YGa均为铁磁态,且磁矩主要由Y原子贡献。其中Ni_2YGa(Y=Cr,Mn,Fe,Co)可能发生马氏体相变,但相变前后的磁矩差ΔMt很小。实验表明,Ni_2Cr1-xMnxGa(x=0.1,0.2,0.3,0.4)熔炼样品中的第二相随着Cr含量的增加逐渐增多,而快淬方法可以有效抑制第二相的析出。对Ni_2MnY(Y=Ti,V,Cu,Zn,Ag,Au)的研究表明,Ni_2MnV为Hg2CuTi结构表现为亚铁磁态,而其他合金为Cu2MnAl结构表现为铁磁态。Ni_2MnY合金均有可能发生马氏体相变,且Mn原子磁矩对总磁矩做主要贡献。
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG132.27

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本文编号：2763141