Heusler合金功能特性豐富,其中磁致形狀記憶效應(yīng)因應(yīng)變幅度大、響應(yīng)頻率高和能量密度高的特點(diǎn)而廣受關(guān)注。一些具有磁致形狀記憶效應(yīng)的Heusler合金還兼具半金屬性、巨磁阻和巨磁熱效應(yīng)等多功能特性,廣泛應(yīng)用于傳感器、驅(qū)動(dòng)器、磁制冷和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等領(lǐng)域。本論文利用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法系統(tǒng)地研究了Mg-Y-Z（Y=Sc,Ti,V,Z=Al,Ga,In）合金存在馬氏體相變的可能、相變過(guò)程中磁性的變化、缺陷結(jié)構(gòu)中的原子優(yōu)先占位以及第四組元的加入對(duì)相變和磁性的影響等,預(yù)測(cè)一類新的輕質(zhì)形狀記憶材料,揭示成分對(duì)相變溫度和磁性影響的規(guī)律和原因,為進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究提供理論基礎(chǔ)。首先,計(jì)算了不同結(jié)構(gòu)和磁性的化學(xué)計(jì)量比Mg₂YZ（Y=Sc,Ti,V,Z=Al,Ga,In）的平衡晶格常數(shù)、磁性、四方變形,以及立方相和四方相的電子結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)和聲子譜。結(jié)果表明所有合金的立方相都是反Heusler結(jié)構(gòu),密度在2.45～4.41 g/cm³。含Ti、V的合金具有鐵磁性,且有可能發(fā)生馬氏體相變。Mg₂VZ的磁性在四方變形過(guò)程中減小幅度較大。... 

【文章來(lái)源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：125 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

Ni8Mn6Sn2-xAlx（x=0,2）鐵磁、反鐵磁結(jié)構(gòu)相對(duì)于反鐵磁立方相的總能差與四方變形率c/a的關(guān)系曲線[133]

第1章緒論29優(yōu)先占據(jù)Z和Ni原子位。兩相能量差隨Mn摻雜單調(diào)增大，而隨Co摻雜單調(diào)減小，這與實(shí)驗(yàn)上馬氏體相變溫度變化趨勢(shì)一致。0圖1.9Ni2Mn1+xSn1-x(x=0,0.25,0.5)相對(duì)于立方相的總能差與四方變形率c/a的關(guān)系[135]。Fig.1.9.Thetotalenergydifferencerelativetothecubicphaseasafunctionoftheaxialratio,c=a,inthetetragonalstructurecalculatedforNi2Mn1+xSn1-x(x=0,0.25,0.5),respectively[135].圖1.10Ni2Mn1+xSn1-x(x=0,0,25,0.5)立方相、Ni2Mn1.5Sn0.5四方相費(fèi)米能級(jí)附近總的電子態(tài)密度[135]。Fig.1.10.Thetotaldensityofstates(DOS)nearEF,inthecubic(austenite)phaseofNi2Mn1+xSn1-x(x=0,0.25,0.5),respectively.李春梅[150]研究了Ni-Mn-Ga合金中平均每原子的價(jià)電子數(shù)e/a與合金性質(zhì)的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)隨著e/a的增加，體積模量B和彈性常數(shù)44逐漸增加，剪切常數(shù)′則逐漸減小，相變溫度實(shí)驗(yàn)值逐漸升高。很多文獻(xiàn)都報(bào)道了相變溫度隨著e/a-0.6-0.4-0.200.20.40.6100-10-20-30TotalDOS(States/eV)x=0.00(Cubic)x=0.25(Cubic)x=0.50(Cubic)x=0.50(Tetra)x=0.00(Cubic)x=0.25(Cubic)x=0.50(Cubic)x=0.50(Tetragonal,c/a=1.31)NiMnSn21+x1-xBindingEnergy(eV)

第2章Mg2YZ（Y=Sc,Ti,V,Z=Al,Ga,In）的結(jié)構(gòu)、磁性、穩(wěn)定性及馬氏體相變45構(gòu)在費(fèi)米能級(jí)附近形成了一個(gè)二重簡(jiǎn)并的軌道和一個(gè)三重簡(jiǎn)并的2軌道，它們主要由Ti原子d軌道構(gòu)成。我們可以看到，簡(jiǎn)并的和2軌道在四方馬氏體相發(fā)生了分裂，由于姜泰勒效應(yīng)，這種分裂降低了總能，并使馬氏體相更穩(wěn)定。圖2.11八面體晶體場(chǎng)中姜泰勒效應(yīng)導(dǎo)致的d軌道分裂。Fig.2.11.ThesplittingofdorbitalcausedbyJahn-Tellereffectinoctahedralcrystalfield.圖2.12Mg2TiAl立方奧氏體相和四方馬氏體相的能帶結(jié)構(gòu)。氣泡的大小表示Ti原子d軌道亞層占相應(yīng)軌道的權(quán)重。Fig.2.12BandstructuresforMg2TiAlinbothausteniticandmartensiticphases.Thebubbleradiusareproportionaltotheweightofcontribution.2.5彈性性質(zhì)彈性力學(xué)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算中具有重要作用，主要研究彈性體在外力2(,,)(22,2)1(22)1(2)2()(,)1(2)1(22)2()(,)OctahedralO4hElongatedD4hCompressedD4h

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]核電廠人因工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)判定準(zhǔn)則研究[J]. 張平,李紅波,耿波,李金珂,沈陽(yáng),李丹.  科技視界. 2019(34)
[2]磁性形狀記憶合金研究進(jìn)展[J]. 蔣成保,王敬民,徐惠彬.  中國(guó)材料進(jìn)展. 2011(09)
[3]形狀記憶合金的發(fā)展及其在導(dǎo)彈與航天領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 曹運(yùn)紅.  飛航導(dǎo)彈. 2000(10)
[4]半導(dǎo)體熱電材料研究進(jìn)展[J]. 劉宏,王繼揚(yáng).  功能材料. 2000(02)
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博士論文
[1]Ti-V-Al基輕質(zhì)記憶合金的馬氏體相變與力學(xué)行為[D]. 楊哲一.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]Ni-Mn-Ga合金調(diào)制馬氏體的結(jié)構(gòu)參數(shù)、相穩(wěn)定性和磁性能成分依賴特性的第一原理計(jì)算[D]. 許楠.東北大學(xué) 2015
[3]Ni-Mn（Fe,Co）-Ga（In）磁致形狀記憶合金的結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和磁性能的第一原理計(jì)算[D]. 白靜.東北大學(xué) 2011

碩士論文
[1]反Heusler合金Ti2-xMxCoAl（M=Nb,V）的電子結(jié)構(gòu)、半金屬性及磁性的第一性原理研究[D]. 陳英.西南大學(xué) 2014



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