磁性合金的相变调控、微结构及相关物理性质
发布时间：2021-01-16 16:23
磁性材料在发生相变时往往伴随着丰富的物理效应,在固态制冷、磁传感、磁驱动、磁存储、人工智能等众多工程领域中都有重要的应用价值,从而备受关注。但目前报道的大多磁相变材料机械性能一般都较差,阻碍了磁相变材料得实际应用,因此寻找兼具优异磁功能性质和机械性能的新型磁相变材料就显得十分重要。本论文通过文献调研,着重选取Heusler型全过渡族Ni-Co-Mn-Ti、Fe掺杂Co-V-Ga和Laves相Tb0.95Mn2-xCox三类合金体系,研究了他们的磁相变调控、微结构和相关物理性质,以及低温下特殊的磁性行为及其物理机制,从机械性能的角度对他们的潜在应用进行了分析和讨论。Heusler型全过渡族Ni-Co-Mn-Ti合金既能在马氏体相变附近表现出优异多重磁功能性质,又兼具良好的机械性能,对这类合金进行研究具有重要的科学意义。实验表明,Ni36.5Co13.5Mn35Ti15合金条带退火后,马氏体相变温度明显升高;在退火条带中发现5层调制和非调...
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
一级相变和二级相变过程中各个热力学参数随温度的变化
此外,从晶体结构的角度分类,固态相变可分为重构型相变(Reconstructed phase transformation)和位移型相变(Displacive phase transformation)[30]。重构型相变和位移型相变的示意图如图1.4所示,其中(a)和(b)之间的转变为重构型相变,(a)和(c)之间的转变为位移型相变。重构型相变发生时伴随着结构单元间大量化学键的破坏和重组,形成新的晶体结构,且形成的新相和原来的相(母相)之间没有对应的位向关系,此外近邻原子的拓扑关系也会发生显著变化[30]。典型的重构型相变就是石墨—金刚石之间的转变,石墨和金刚石都是由碳原子组成,石墨具有层状结构,层内每个碳原子与周围三个碳原子形成共价键,而层间是脆弱的分子键;但在高温高压下石墨可以转变为结构完全不同的金刚石相,结构中每个碳原子均由共价键与其配位的四个碳原子相连,从而使金刚石具有完全不同于石墨的力学和电学性能。重构型相变的发生需要克服较高的势垒,因此相变潜热大、相变缓慢。相对地,位移型相变在相变前后不涉及化学键的破坏和重组,只是原子或离子的位置发生了微小偏移,或者键角发生了微小转动,新相和母相之间在晶体学上有明确的位向关系,近邻原子的拓扑关系不发生变化[30]。位移型相变经历的势垒小,相变潜热较小,且相变速度较快。本论文涉及的马氏体相变就是一种以晶格切变为主的位移型相变。此外,从质点迁移情况,固态相变还可以分为扩散型相变(Diffusional transformation)和非扩散型相变(Diffusionless/non-diffusion transformation)。扩散型相变是指相变过程依靠原子(或离子)的扩散运动来进行。在固体中发生的大多数相变都是由热激活的原子运动引起,只有原子活动能力足够强、时间足够长,扩散型相变才会发生[31]。原子活动能力越强,扩散距离越远。扩散型相变包括同素异构转变、脱溶转变、共析转变、有序化反应、多形性转变等。非扩散型相变是指相变时原子(离子)不会发生长距离扩散,而是通过某种形式协作、均质运动而导致晶体结构发生变化。这些原子运动通常小于原子间的距离,并且原子之间保持相对关系。相变前后固体成分不变化。非扩散型相变是大量原子的有序运动,因此也被称为“协同型相变”[31]。这种类型最常见就是马氏体相变,钢中的马氏体相变是此类相变中最具经济意义的例子,但在形状记忆合金尤其是铁磁形状记忆合金中发现的马氏体相变正在变得越来越重要。
不变平面应变P包括两种切边方式:1)滑移切变;2)孪生切变。这两种切边的情况如下图1.5所示,图中虚线相当于不变平面,是局部畸变相互补偿的结果,因而不变平面不一定是低指数面。马氏体相变总是要将奥氏体快速冷却(大于临界冷却速度)到某一温度以下才能发生,这个温度被称为马氏体相变开始温度,以Ms表示;冷却到某一温度以下,马氏体相变不再继续,这个温度称为马氏体相变完成温度,用Mf表示。一般马氏体相变具有可逆性:冷却时,奥氏体可以变成马氏体;同样地,加热时马氏体也可以变成奥氏体。加热时马氏体到奥氏体的转变称为逆马氏体相变(Reverse/inverse martensitic transformation),与Ms和Mf对应,逆马氏体相变的开始温度和完成温度分别称为As和Af。
本文编号：2981141
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
一级相变和二级相变过程中各个热力学参数随温度的变化
此外,从晶体结构的角度分类,固态相变可分为重构型相变(Reconstructed phase transformation)和位移型相变(Displacive phase transformation)[30]。重构型相变和位移型相变的示意图如图1.4所示,其中(a)和(b)之间的转变为重构型相变,(a)和(c)之间的转变为位移型相变。重构型相变发生时伴随着结构单元间大量化学键的破坏和重组,形成新的晶体结构,且形成的新相和原来的相(母相)之间没有对应的位向关系,此外近邻原子的拓扑关系也会发生显著变化[30]。典型的重构型相变就是石墨—金刚石之间的转变,石墨和金刚石都是由碳原子组成,石墨具有层状结构,层内每个碳原子与周围三个碳原子形成共价键,而层间是脆弱的分子键;但在高温高压下石墨可以转变为结构完全不同的金刚石相,结构中每个碳原子均由共价键与其配位的四个碳原子相连,从而使金刚石具有完全不同于石墨的力学和电学性能。重构型相变的发生需要克服较高的势垒,因此相变潜热大、相变缓慢。相对地,位移型相变在相变前后不涉及化学键的破坏和重组,只是原子或离子的位置发生了微小偏移,或者键角发生了微小转动,新相和母相之间在晶体学上有明确的位向关系,近邻原子的拓扑关系不发生变化[30]。位移型相变经历的势垒小,相变潜热较小,且相变速度较快。本论文涉及的马氏体相变就是一种以晶格切变为主的位移型相变。此外,从质点迁移情况,固态相变还可以分为扩散型相变(Diffusional transformation)和非扩散型相变(Diffusionless/non-diffusion transformation)。扩散型相变是指相变过程依靠原子(或离子)的扩散运动来进行。在固体中发生的大多数相变都是由热激活的原子运动引起,只有原子活动能力足够强、时间足够长,扩散型相变才会发生[31]。原子活动能力越强,扩散距离越远。扩散型相变包括同素异构转变、脱溶转变、共析转变、有序化反应、多形性转变等。非扩散型相变是指相变时原子(离子)不会发生长距离扩散,而是通过某种形式协作、均质运动而导致晶体结构发生变化。这些原子运动通常小于原子间的距离,并且原子之间保持相对关系。相变前后固体成分不变化。非扩散型相变是大量原子的有序运动,因此也被称为“协同型相变”[31]。这种类型最常见就是马氏体相变,钢中的马氏体相变是此类相变中最具经济意义的例子,但在形状记忆合金尤其是铁磁形状记忆合金中发现的马氏体相变正在变得越来越重要。
不变平面应变P包括两种切边方式:1)滑移切变;2)孪生切变。这两种切边的情况如下图1.5所示,图中虚线相当于不变平面,是局部畸变相互补偿的结果,因而不变平面不一定是低指数面。马氏体相变总是要将奥氏体快速冷却(大于临界冷却速度)到某一温度以下才能发生,这个温度被称为马氏体相变开始温度,以Ms表示;冷却到某一温度以下,马氏体相变不再继续,这个温度称为马氏体相变完成温度,用Mf表示。一般马氏体相变具有可逆性:冷却时,奥氏体可以变成马氏体;同样地,加热时马氏体也可以变成奥氏体。加热时马氏体到奥氏体的转变称为逆马氏体相变(Reverse/inverse martensitic transformation),与Ms和Mf对应,逆马氏体相变的开始温度和完成温度分别称为As和Af。
本文编号：2981141
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