【摘 要】
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NiCoMnIn（Sn）合金具有大的磁致应变和磁热效应,在智能驱动和冷储结构方面展现出巨大的应用潜力,探索提高磁致应变和磁熵变的有效方法是当前研究的前沿和热点。论文提出利用电子辐照引入缺陷,提高奥氏体饱和磁化强度,增强磁致应变和磁热效应的新方法。论文采用（Lorentz-）TEM、（HE）XRD、XAFS、M（?）ssbauer谱以及DSC、PPMS等分析测试方法系统研究了电子辐照NiCoMnIn
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目“记忆合金辐照诱发多类型缺陷与局域马氏体相变及功能行为关联性研究”（No.5173000187）；
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NiCoMnIn（Sn）合金具有大的磁致应变和磁热效应,在智能驱动和冷储结构方面展现出巨大的应用潜力,探索提高磁致应变和磁熵变的有效方法是当前研究的前沿和热点。论文提出利用电子辐照引入缺陷,提高奥氏体饱和磁化强度,增强磁致应变和磁热效应的新方法。论文采用（Lorentz-）TEM、（HE）XRD、XAFS、M（?）ssbauer谱以及DSC、PPMS等分析测试方法系统研究了电子辐照NiCoMnIn（Sn）合金的组织结构、相变特征及磁功能特性,结合第一性原理计算,揭示了辐照影响马氏体相变与磁功能特性的微观机制。NiCoMnIn合金经电子辐照后,在辐照剂量较低时,辐照层形成空位型点缺陷,同时在局部出现少量纳米非晶微区;随辐照剂量增加,空位浓度升高,并迁移至孪晶界面附近聚集,形成空位簇。在辐照缺陷周围微应力场作用下,马氏体板条出现碎化。EPMA结果表明,沿电子入射方向辐照层出现元素偏聚,在距表层0.15-0.45 mm深度区域,Co/In元素含量保持不变,Mn含量增加,Ni含量减少,这与辐照缺陷导致的逆Kirkendal效应密切相关。电子辐照不改变NiCoMnIn合金的马氏体相变产物,辐照前后,合金均呈现一步相变特征,相变产物均为单斜结构7M马氏体,但马氏体相变温度随辐照剂量增加先降低后升高。而NiCoMnSn合金经电子辐照后,DSC曲线出现两个吸/放热峰,呈现两步相变特征,变温XRD测试表明,两个DSC峰均对应7M（?）母相相变。NiCoMnSn合金辐照后DSC曲线呈现两个吸放热峰的原因在于辐照缺陷产生微应力场导致缺陷周围区域马氏体相变分离。辐照Ni Co Mn（In）Sn合金在第二次热循环时,相变温度发生回复,并在随后的热循环过程中保持稳定。电子辐照显著增强NiCoMnIn（Sn）合金的磁学及磁功能特性。在辐照剂量较低时,NiCoMnIn合金相变温度对磁场的敏感性及奥氏体相饱和磁化强度均随辐照剂量增加而升高,在2×1017 e/cm~2时达到最大值,随着辐照剂量进一步增加,二者均略微降低。Ni45Co5Mn36.5In13.5合金经2×1017 e/cm~2电子辐照后,5 T磁场下相变前后两相间饱和磁化强度差（ΔM）由未辐照时的64.58A·m~2/kg提高到127.14 A·m~2/kg,呈现48.15 J/（kg K）的巨磁熵变,为目前Ni-Mn基合金中报道最高值。Ni41Co6Mn43Sn10合金经2×1017 e/cm~2辐照后呈现低场大磁致应变,2 T磁场下的两相间ΔM由未辐照时的76.60 A·m~2/kg提高到94.23A·m~2/kg,可逆磁致应变达0.22%,较未辐照合金提高3倍,磁致应变的临界驱动磁场从3.9 T降低至2.3 T。电子辐照影响NiCoMnIn（Sn）合金磁功能特性的微观机制在于:辐照引入空位型点缺陷,造成晶格畸变,Mn-Mn原子间距减小,磁交换作用增强;同时,入射电子与晶格原子核外电子能量交换,外层电子发生能级跃迁,未成对电子数增加,晶体场的对称性被破坏,导致超精细磁场升高,Mn原子的自旋磁矩升高。二者共同作用使得电子辐照NiCoMnIn（Sn）合金奥氏体相饱和磁化强度升高,磁热效应和磁致应变效应增强。
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