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高Mn Heusler合金的合成、结构与物性研究

发布时间:2017-07-13 17:22

  本文关键词:高Mn Heusler合金的合成、结构与物性研究


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【摘要】:Heusler合金具有许多奇特的物理性质和应用功能,能够广泛应用于信息存储、传感器、磁制冷等多个高科技领域,具有巨大的研究价值和广阔的应用前景。基于Mn_2NiGa合金优良的磁性形状记忆性质的发现,人们对Hg_2CuTi型Heusler合金有了极大的关注。在本论文中,我们以Mn_2NiAl合金为研究对象,从理论和实验两个方面,研究了材料的合成工艺、结构、磁结构、反占位、掺杂、马氏体相变以及磁性等基本物性及其相互关系,取得的主要成果如下:利用甩带快淬的非平衡态凝固方法,在甩速大于34 m/s时,成功合成了立方结构的Mn_2NiAl合金,但不是高有序的Hg_2CuTi结构,马氏体相变并未发生。磁性测量结果表明,随着甩带速度的提高,其饱和磁化强度增加,矫顽力减小,饱和磁化强度为0.3~0.4μB,比理论值小。第一性原理计算结果表明是Mn(B)和Ni(C)之间的原子反占位,使分子磁矩减小,饱和磁化强度降低。对Mn_2NiAl合金进行了Co替换Ni和Al元素的掺杂试验。通过甩带快淬方式成功合成了具有高有序度单相结构的Mn_(50)Ni_(25-x)Co_xAl_(25)(x=1~15)和Mn_(50)Ni_(25)Co_xAl(25-x)(x=1~4)两个系列的合金。实验结果表明,随着Co含量的增加,合金的饱和磁化强度逐渐增大,但是仍没有马氏体相变的发生。第一性原理计算结果表明,当Co替换Ni时,并没有改变Mn_2NiAl的磁结构;当Co替换Al时,Co在合金中易占据A位,遵循原子择优占位规律,此时合金中Mn(A)和Mn(B)磁矩仍为反平行排列,Mn(B)和Mn(D)原子磁矩却为平行排列,合金中没有马氏体相变发生。
【关键词】:Heusler合金 形状记忆合金 反占位 马氏体相变
【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
【目录】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-9
  • 第一章 绪论9-17
  • 1.1 铁磁性形状记忆合金9-11
  • 1.1.1 形状记忆合金简介9-10
  • 1.1.2 磁性形状记忆合金10-11
  • 1.2 Heusler合金11-13
  • 1.3 Mn_2基Heusler合金的研究现状13-14
  • 1.4 本课题研究的目的、意义和内容14-17
  • 第二章 实验和计算方法17-23
  • 2.1 样品制备方法与设备17-18
  • 2.1.1 电弧熔炼方法制备材料17
  • 2.1.2 甩带方法制备材料17-18
  • 2.1.3 退火及淬火热处理制备材料18
  • 2.2 样品检测方法和设备介绍18-21
  • 2.2.1 X射线衍射仪18-19
  • 2.2.2 扫描电子显微镜19
  • 2.2.3 超导量子磁强计19
  • 2.2.4 磁综合测量系统19-20
  • 2.2.5 差热分析20-21
  • 2.3 理论计算方法21-23
  • 2.3.1 第一性原理计算21
  • 2.3.2 本文使用的计算软件21-23
  • 第三章 Mn_2NiAl中无序和反占位对磁性和马氏体相变的影响23-37
  • 3.1 引言23
  • 3.2 计算与实验方法23-24
  • 3.3 结果和讨论24-36
  • 3.3.1 Mn_2NiAl的结构优化及马氏体相变的探究24-26
  • 3.3.2 甩带后Mn_2NiAl的磁性26-27
  • 3.3.3 无序和反占位对Mn_2NiAl的磁性和相变的影响27-36
  • 3.4 本章小结36-37
  • 第四章 Heusler合金Mn_2NiAl掺杂Co系列合金的合成、相变与物性研究37-49
  • 4.1 引言37-38
  • 4.2 实验方法38
  • 4.3 结果和讨论38-46
  • 4.3.1 Mn_(50)Ni_(25-x)Co_x Al_(25)和Mn_(50)Ni_(25)Co_xAl_(25)-x系列合金的晶体结构和稳定性38-42
  • 4.3.2 Mn_(50)Ni_(25-x)Co_x Al_(25)和Mn_(50)Ni_(25)Co_xAl_(25)-x系列合金的马氏体相变42-44
  • 4.3.3 Mn_(50)Ni_(25-x)Co_x Al_(25)和Mn_(50)Ni_(25)Co_xAl_(25)-x系列合金的磁性44-46
  • 4.4 本章小结46-49
  • 第五章 Heusler合金Mn_2NiAl掺杂Co系列合金马氏体相变的理论计算与磁性研究49-59
  • 5.1 引言49-50
  • 5.2 计算方法50-51
  • 5.3 结果和讨论51-56
  • 5.3.1 Mn_2Ni_(1-x)Co_xAl (x = 0.25, 0.5, 0.75)和Mn_2Ni Co_x Al_(1-x) (x=0.25, 0.5, 0.75)系列合金的结构51-52
  • 5.3.2 Mn_2Ni_(1-x)Co_xAl (x = 0.25, 0.5, 0.75)和Mn_2NiCo_x Al_(1-x )(x = 0.25, 0.5, 0.75)系列合金的马氏体相变52-54
  • 5.3.3 Mn_2Ni_(0.5)Co_(0.5)Al和Mn_2NiCo_(0.5)Al_(0.5)合金的电子结构和磁性54-56
  • 5.4 本章小结56-59
  • 第六章 结论59-61
  • 参考文献61-65
  • 致谢65-67

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1 李朋朋;高Mn Heusler合金的合成、结构与物性研究[D];河北工业大学;2015年



本文编号:537781

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