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本论文以NiMnX(X=ln,Sn,Sb)几种新材料为出发点,采用电弧熔炼、甩带、提拉法生长单晶等方式制备了系列样品,通过调节成分、掺杂等方式研究了结构、磁性、输运性质等的变化。不仅在新材料中得到了新的性质,而且在传统材料NiMnGa中也得到了以前没有发现的新的性质,从而大大扩大了铁磁形状记忆合金的应用范围。主要内容如下:
制备了高质量的单晶Ni50Mn50-xInx,在块材中由于磁场诱发相变而得到了高达80%的磁电阻。适当调节成分,得到相交温度比较低的NiMnln单晶,发现了影响马氏体相变的独立于两相自由能之差的热激活机制。在NiMnIn中适量掺杂Sb,得到Ni50Mn34In12Sb4,首次在这一系列的合金中观察到明显的中间马氏体相交,研究了相变时的磁性、输运性质的变化及磁场对相变温度的影响。
制备了系列NiCoMnSb,NiCoMnGa铁磁形状记忆合金,Co的加入改变了Mn之间的磁交换相互作用,在这两种材料中实现了磁场诱发的可回复的马氏体相交,同时得到了50%以上的磁电阻。
制备了NiFeMnGa系列合金,采用甩带的方式在很宽的成分范围内得到了纯的B2结构相和良好的热弹性马氏体相变。甩带造成的原子混乱占位及高Mn的成分,在马氏体相交时产生了比较大的饱和磁化强度的变化,实现了磁场诱发的马氏体相变,得到了高于20%的磁电阻。
运用第一性原理计算了NiMnGa,NiCoMnGa,NiFeMnGa的母相和马氏体相的输运性质,与实验结果定性符合。
研究了NiFeGa单晶掺Mn后的增强的形状记忆行为。