Ni-Mn基鐵磁形狀記憶合金由于在馬氏體相變附近展現(xiàn)出許多獨特的性能,例如形狀記憶效應(yīng)、磁熱效應(yīng)、磁電阻效應(yīng)以及彈熱效應(yīng)等,從而引起了越來越多的關(guān)注�；谶@些性能,這些合金在磁傳感器、存儲器以及磁制冷等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。Ni-Mn-Al系列合金因具有價格低廉,力學(xué)性能較好等特點,逐漸成為當(dāng)前研究的熱點。本文系統(tǒng)研究了Ni-Mn-Al系列合金的結(jié)構(gòu)、馬氏體相變、磁性能及力學(xué)性能,主要內(nèi)容如下:(1)通過真空電弧熔煉制備了Ni_(40)Co_xMn_(44-x)Al_(16)(x=5,7)多晶合金,采用X射線衍射(XRD)、振動樣品磁強計(VSM)、綜合物性測試系統(tǒng)(PPMS)對合金的結(jié)構(gòu)、相變及磁性能進行了研究。研究表明,該合金在室溫主要由B2相和10M相組成。隨著Co含量的增加,馬氏體相變溫度逐漸向高溫方向移動,同時相變過程中伴隨著較大的磁化強度的變化。由于馬氏體和奧氏體具有不同的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致材料的輸運性質(zhì)隨溫度發(fā)生明顯的變化。當(dāng)外加磁場為90 kOe時,x=5和7合金在各自的馬氏體相變溫度附近磁電阻的峰值達到-46.39%和-41.75%,表現(xiàn)出較大的磁電阻效應(yīng)。(2)采用溶體快淬法制備了Ni_(43.3)Mn_(31.5)Fe_(11.7)Al_(13.5)合金條帶,在1373 K溫度下退火十分鐘,并對其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)做了系統(tǒng)的研究。研究結(jié)果表明,條帶的表面由較大尺寸的晶粒組成,并在晶界處含有少量γ相。通過對合金條帶磁性和輸運性質(zhì)的測量,證實了條帶中存在鐵磁奧氏體到弱磁馬氏體的結(jié)構(gòu)相變。在馬氏體相變溫度附近,合金條帶的磁電阻的最大值達到-7.5%。在去磁場的過程中,由于部分奧氏體處于動力學(xué)釘扎狀態(tài)不能重新轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,導(dǎo)致磁電阻并沒有恢復(fù)到初始值。(3)通過Fe、Co元素對Ni-Mn-Al合金進行共摻雜,詳細的研究了不同F(xiàn)e/Co比例對Ni_(40)Co_(10-x)Fe_xMn_(33)Al_(17)(x=4,6,8)合金結(jié)構(gòu)、磁性能及磁電阻性能的影響。研究表明,這類合金在室溫主要由B2相和γ相組成,且隨著Fe含量的增加,γ相的體積分數(shù)逐漸增大。隨著Fe/Co比例增加,合金的馬氏體相變溫度逐漸向低溫方向移動。當(dāng)磁場為3 T時,樣品x=4,6和8的最大磁熵變值分別為10.6,8.2和4.4 J/kg K。同時,在馬氏體相變溫度附近,x=4,6和8合金的最大磁電阻值分別達到-33.3%,-25.7%和-13.1%。另外,隨著Fe含量的增加,合金的壓縮強度和壓縮應(yīng)變都顯著增強,表明γ相的存在能有效提高合金的力學(xué)性能。Ni-Co-Fe-Mn-Al合金具有較寬的工作溫區(qū)、大的磁熵變和磁電阻效應(yīng)、良好的力學(xué)性能等特點,使得該類合金有著非常廣闊的應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG139.6
【部分圖文】：

圖 1-1 Ni2MnGa 晶體結(jié)構(gòu)Fig. 1-1 Ni2MnGa crystal structure磁形狀記憶合金的相變鐵磁形狀記憶合金中，隨著溫度的降低，往往伴隨著由。馬氏體最早是在鋼中發(fā)現(xiàn)的，將鋼升溫到一定溫度然硬的淬火組織，即馬氏體。馬氏體相變是指原子經(jīng)過無并伴隨著形狀改變的一級相變。在 Ni-Mn-X 合金中，的磁性耦合，Mn 原子間的相互作用可以由 Ni 和 X 原n 原子間距是影響 Mn 原子相互作用的重要因素。當(dāng)合n-Mn 原子趨向于反鐵磁排列，尤其是當(dāng)發(fā)生馬氏體相間距，導(dǎo)致在非正分的 NiMn 基鐵磁形狀記憶合金中，共存的馬氏體相的轉(zhuǎn)變。

圖 1-3 磁制冷流程示意圖Fig. 1-3 Magnetic refrigeration process graph3.2 磁電阻效應(yīng)磁電阻效應(yīng)是指磁性材料在磁場作用下電阻發(fā)生改變的現(xiàn)象。幾乎在所有的合金存在一定程度的磁電阻效應(yīng)。這是因為當(dāng)施加磁場時，合金中的傳導(dǎo)電子會受到洛力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)運動，導(dǎo)致附帶的散射截面形成，從而改變電阻的大小。但是情況下，這類磁電阻都比較小，主要由電流和磁場的相對取向來控制。隨著信息技不斷發(fā)展，人們對新型功能材料的需求也越來越大�；诖烹娮栊�(yīng)的磁傳感器因高的靈敏度、可靠性、體積小以及好的穩(wěn)定性而受到了廣泛的應(yīng)用。隨后巨磁電阻的發(fā)現(xiàn)使這類材料在信息存儲方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。這極大的激發(fā)了人們對巨磁電阻效應(yīng)材料的研究熱情，促進了這類材料的快速發(fā)展。根據(jù)不同的物理機制可以把磁電阻效應(yīng)分為：正常磁電阻、各向異性磁電阻、龐

太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文為大部分傳導(dǎo)電子在非磁性散射時都不會改變電子的自旋，所以可以把導(dǎo)電分解成自旋向上和向下的兩個接近獨立的電子導(dǎo)電通道，它們之間是并聯(lián)的關(guān)系，如圖 1-4 所示。圖 1-4（a）表示自旋相反的兩個傳導(dǎo)電子經(jīng)過兩磁矩反平行排列的相鄰磁層所受散射狀態(tài)。圖 1-4（b）是穿過兩個磁矩平行排列的磁層所受散射狀態(tài)。
【參考文獻】

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1 Chao Jing;Yejun Yang;Xiaolong Wang;Pan Liao;Dong Zheng;Baojuan Kang;Shixun Cao;Jincang Zhang;Jie Zhu;Zhe Li;;Epitaxial growth of single-crystalline Ni_(46)Co_4Mn_(37)In_(13) thin film and investigation of its magnetoresistance[J];Progress in Natural Science:Materials International;2014年01期

本文編號：2844053