發(fā)布時間：2020-12-20 05:57

　　Heusler合金功能特性豐富,其中磁致形狀記憶效應因應變幅度大、響應頻率高和能量密度高的特點而廣受關注。一些具有磁致形狀記憶效應的Heusler合金還兼具半金屬性、巨磁阻和巨磁熱效應等多功能特性,廣泛應用于傳感器、驅動器、磁制冷和數(shù)據(jù)存儲等領域。本論文利用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法系統(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、相變過程中磁性的變化、缺陷結構中的原子優(yōu)先占位以及第四組元的加入對相變和磁性的影響等,預測一類新的輕質形狀記憶材料,揭示成分對相變溫度和磁性影響的規(guī)律和原因,為進一步實驗研究提供理論基礎。首先,計算了不同結構和磁性的化學計量比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構、力學性質和聲子譜。結果表明所有合金的立方相都是反Heusler結構,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程中減小幅度較大。... 

【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

Ni8Mn6Sn2-xAlx（x=0,2）鐵磁、反鐵磁結構相對于反鐵磁立方相的總能差與四方變形率c/a的關系曲線[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摻雜單調增大，而隨Co摻雜單調減小，這與實驗上馬氏體相變溫度變化趨勢一致。0圖1.9Ni2Mn1+xSn1-x(x=0,0.25,0.5)相對于立方相的總能差與四方變形率c/a的關系[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、Ni2Mn1.5Sn0.5四方相費米能級附近總的電子態(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電子數(shù)e/a與合金性質的關系。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，相變溫度實驗值逐漸升高。很多文獻都報道了相變溫度隨著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）的結構、磁性、穩(wěn)定性及馬氏體相變45構在費米能級附近形成了一個二重簡并的軌道和一個三重簡并的2軌道，它們主要由Ti原子d軌道構成。我們可以看到，簡并的和2軌道在四方馬氏體相發(fā)生了分裂，由于姜泰勒效應，這種分裂降低了總能，并使馬氏體相更穩(wěn)定。圖2.11八面體晶體場中姜泰勒效應導致的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構。氣泡的大小表示Ti原子d軌道亞層占相應軌道的權重。Fig.2.12BandstructuresforMg2TiAlinbothausteniticandmartensiticphases.Thebubbleradiusareproportionaltotheweightofcontribution.2.5彈性性質彈性力學在機械結構設計和計算中具有重要作用，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】：
期刊論文
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博士論文
[1]Ti-V-Al基輕質記憶合金的馬氏體相變與力學行為[D]. 楊哲一.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]Ni-Mn-Ga合金調制馬氏體的結構參數(shù)、相穩(wěn)定性和磁性能成分依賴特性的第一原理計算[D]. 許楠.東北大學 2015
[3]Ni-Mn（Fe,Co）-Ga（In）磁致形狀記憶合金的結構、熱穩(wěn)定性和磁性能的第一原理計算[D]. 白靜.東北大學 2011

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



本文編號：2927333