【摘 要】
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本文以密度泛函理论为基础,采用平面波赝势法,系统研究了合金成分对Ni-Mn-X (X=Ga, Sn, Sb)铁磁形状记忆合金的总能量、晶体结构、电子结构及磁性质的影响规律,揭示其马氏体
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本文以密度泛函理论为基础,采用平面波赝势法,系统研究了合金成分对Ni-Mn-X (X=Ga, Sn, Sb)铁磁形状记忆合金的总能量、晶体结构、电子结构及磁性质的影响规律,揭示其马氏体相变机制和磁相变作用机理,为新型磁驱动记忆材料的设计、制备和应用提供理论指导。研究表明,Mn含量的变化对Ni-Mn-Ga合金的相结构有重要影响。当Mn含量为25at.%时,Ni-Mn-Ga发生马氏体相变,其原因在于马氏体相稳定性高于母相。随Mn含量的增多,Ni-Mn-Ga母相晶格常数反常增大,这与材料结构稳定性有关。随Mn含量的增多,Ni-Mn-Ga的Mn位上的Mn与Ga位上的Mn为反铁磁交换作用,导致母相和马氏体的总磁矩近似线性降低。Co的加入使Ni-Mn-Ga母相由反铁磁转化为铁磁交换作用,而马氏体相磁性质仍为反铁磁,从而增加了母相与马氏体相的饱和磁化强度差。计算发现,随Mn含量增多,Ni-Mn-Sn母相晶格常数降低。Ni-Mn-Sn母相总磁矩随Mn含量的增多近似线性的降低,这是由于在偏离等原子比的Ni-Mn-Sn中Mn(A)-Mn (B)为反铁磁相互作用。Co取代Ni时,Co起铁磁激活作用,使Ni-Mn-Sn母相由反铁磁相互作用转化为铁磁相互作用,从而增加了母相与马氏体相得饱和磁化强度差。Co的加入对Ni-Mn-Sn母相的自旋向上能态密度几乎没有影响,但明显改变自旋向下能态密度。能态密度分析表明,费米能级处的总能态密度可以表征母相稳定性。理论研究表明,Ni-Mn-Sb母相晶格常数随Mn含量增多而降低。富Mn的Ni-Mn-Sb母相总磁矩随Mn含量的增多近似线性的降低,其原因在于Mn位上的Mn与Sb位上的Mn为反铁磁交换作用。
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