论文部分内容阅读
本论文选择在L21结构的CuMnAl合金进行Co替代,通过电弧熔炼、甩带的方式制备了多晶样品,研究了材料的结构、磁化强度及居里温度随着掺杂量的变化,用唯像的方式揭示了Co在Heusler合金中独特的作用,即处在最近邻距离的Co-Mn之间强烈的铁磁交换作用可以改变材料的磁结构,从而解释了Co在实现磁场驱动效应中的特殊作用。为了更详细地揭示其中磁结构的变化,我们使用KKR-CPA-LDA方法进行了第一性原理计算,发现Mn含量的增加还可以进一步增强Co-Mn之间的铁磁交换作用。
我们还尝试在传统形状记忆合金中进行掺杂以获得新的材料体系,从而进一步扩大磁性形状记忆合金的应用范围。主要内容包括:
在Hg2CuTi型的MnNiAl中用Co替代Ni,成功地在Mn50Ni32Co6Al12中实现了磁场驱动马氏体相变,驱动效率达到2.14K/T。并且发现Co在其中起到铁磁激发的作用,与L21结构中所起的作用类似。
我们在传统形状记忆合金NiMnGa和NiMnSb中进行元素掺杂,研究其马氏体相变和磁性的变化,发现其马氏体相变温度的变化基本上遵循随电子浓度降低而降低的规律。在NiMnGa中掺Cr使得马氏体相和母相的铁磁交换作用同时增强,进一步掺杂Fe和Co也无法得到大的△M。在NiMnSb中掺Fe对相变温度以及母相和马氏体相的交换作用的影响都较小,无法得到大的△M。
传统的NiMnAl形状记忆合金两相均为反铁磁,为了得到具有磁性的形状记忆合金,我们尝试在其中进行Fe掺杂,用Fe来取代其中的Ni。为了得到显著的两相磁性差,我们同样选择高Mn的合金Ni50Mn34Al16作为基体。在Ni38Fe12Mn34Al16的甩带样品中得到的△M达到21.33emu/g。为了进一步实现磁场驱动,我们在其中添加了少量Co,成功在Ni38Fe9Co3Mn34Al16中实现单程磁场驱动,其驱动效率为4.4K/T。此外,我们还给出了Ni36Fe14Mn35Al15不可回复的原因