【摘要】：Ni-Mn-Z(Z=In,Sn,Sb)是一類新型的鐵磁形狀記憶合金,近年來(lái)備受關(guān)注。和傳統(tǒng)的Ni-Mn-Ga合金相比,該類合金高溫奧氏體相和低溫馬氏體相之間具有較大的磁矩差,表現(xiàn)出較強(qiáng)的磁彈耦合和磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)逆馬氏體相變特性,因此在其馬氏體相變溫度附近呈現(xiàn)出有趣的物理效應(yīng),如形狀記憶效應(yīng),磁電阻效應(yīng)和磁卡效應(yīng)等。通過(guò)施加壓力改變Mn-Mn間距是調(diào)節(jié)合金馬氏體相變溫度的一種有效方法,這里的壓力可以是外壓力也可以通過(guò)小半徑元素替代實(shí)現(xiàn)。本文中,我們通過(guò)利用小半徑的Al替代Ni50Mn34In16合金中的In,制備了Ni50Mn34In16-xAlx(x=0.5,1)系類合金。研究結(jié)果表明替代之后馬氏體相變溫度逐漸升高,同時(shí)由于磁彈耦合作用的增強(qiáng),在Ni50Mn34In15.5Al0.5合金馬氏體相變溫度之前,觀察到預(yù)馬氏體相變行為。具體研究?jī)?nèi)容如下:1)Ni50Mn34In15.5AI0.5合金的預(yù)馬氏體相變研究預(yù)馬氏體相是存在于奧氏體和馬氏體相之間的中間相,它具有近立方結(jié)構(gòu),可以視為奧氏體相的微調(diào)制結(jié)構(gòu),該現(xiàn)象在Ni-Mn-Ga合金中已經(jīng)被廣泛研究。大量研究表明,其來(lái)源于磁彈耦合作用。然而由于預(yù)馬氏體相變過(guò)程溫度范圍較窄,磁矩差較小,有關(guān)于其物理效應(yīng)很少被報(bào)道。近期研究表明,熱壓合成的Ni43Mn41Co5Sn11具有中間相變行為。在Ni50Mn34In15.5Al0.5合金中,A1的摻雜產(chǎn)生內(nèi)壓力,也將大大提高了合金的磁彈耦合作用。電輸運(yùn),熱學(xué)和磁性測(cè)量表明,樣品表現(xiàn)出兩步連續(xù)的結(jié)構(gòu)/磁相變,即在馬氏體相變之前,出現(xiàn)明顯的中間相變行為,其一級(jí)相變行為可以由熱滯和磁滯體現(xiàn)。我們利用光學(xué)顯微鏡對(duì)其微結(jié)構(gòu)進(jìn)行變溫原位觀察,進(jìn)一步證實(shí)了低溫馬氏體條紋出現(xiàn)之前的微結(jié)構(gòu)調(diào)制,即預(yù)馬氏體相的存在。Ni50Mn34In15.5Al0.5合金預(yù)馬氏體相變過(guò)程具有較大的磁矩差,因此施加外磁場(chǎng)可以降低預(yù)馬氏體相變溫度,說(shuō)明預(yù)馬氏體相的出現(xiàn)可以歸結(jié)于磁彈耦合作用。磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)逆預(yù)馬氏體相變將產(chǎn)生較大的磁電阻,同時(shí)也會(huì)通過(guò)提高磁熵峰值和寬度來(lái)提高磁卡效應(yīng)。2)Ni50Mn34In15Al合金中近室溫的磁電阻和磁卡效應(yīng)目前較少的Ni-Mn基合金在室溫附近同時(shí)具有大的磁電阻和磁卡效應(yīng)。Ni50Mn34In16Al合金在室溫附近具有一級(jí)馬氏體相變和奧氏體相的二級(jí)磁相變,且馬氏體相變過(guò)程中具有大的磁矩差和較小的熱滯。測(cè)量結(jié)果表明,50 kOe磁場(chǎng)作用下,Ni50Mn34In16Al合金在室溫附近不僅具有較大的磁電阻(峰值為-58%),而且具有大的連續(xù)磁熵變,對(duì)應(yīng)一級(jí)相變和二級(jí)相變的峰值分別為21 J/Kg K和-8.2 J/Kg K。同時(shí),由于較小的磁滯損失,一級(jí)相變具有和二級(jí)相變數(shù)值相當(dāng)?shù)挠行е评淠芰?達(dá)到150 J/Kg。
[Abstract]:Ni-Mn-Z is a new type of ferromagnetic shape memory alloy, which has attracted much attention in recent years. Compared with the traditional Ni-Mn-Ga alloy, the magnetic moment difference between the austenitic phase at high temperature and the martensite phase at low temperature in this kind of alloy shows strong magnetoelastic coupling and magnetic field driven inverse martensite transformation. Therefore, there are some interesting physical effects near the martensitic transformation temperature, such as shape memory effect, magnetoresistance effect and magnetic card effect. Changing the Mn-Mn spacing by applying pressure is an effective method to adjust the martensitic transformation temperature of the alloy. The pressure can be either external pressure or small radius element substitution. In this paper, we have prepared Ni50Mn34In16-xAlx (x0. 5)-like alloys by using small radius Al instead of In, in Ni50Mn34In16 alloys. The results show that the martensite transformation temperature increases gradually after substitution and the pre-martensite transformation behavior is observed before the martensite transformation temperature of Ni50Mn34In15.5Al0.5 alloy due to the enhancement of magnetoelastic coupling. Study on Premartensite Transformation of Ni50Mn34In15.5AI0.5 Alloy; the premartensite phase is a mesophase between austenite and martensite, which has a near-cubic structure and can be regarded as a micromodulation structure of the austenitic phase. This phenomenon has been widely studied in Ni-Mn-Ga alloys. A large number of studies show that it comes from magnetoelastic coupling. However, due to the narrower temperature range and the smaller magnetic moment difference in the premartensite transformation process, the physical effects of premartensite transformation are rarely reported. Recent studies have shown that Ni43Mn41Co5Sn11 synthesized by hot pressing has intermediate phase transition behavior. The magnetoelastic coupling of Ni50Mn34In15.5Al0.5 alloy is also greatly enhanced by the internal pressure produced by doping of Al in the alloy. Electrical transport, thermal and magnetic measurements show that the sample exhibits a two-step continuous structural / magnetic phase transition, i.e., the intermediate phase transition behavior is obvious before martensitic transformation, and the first-order transformation behavior can be reflected by thermal hysteresis and magnetic hysteresis. The microstructure of the alloy was observed by optical microscope at varying temperature in situ. It is further proved that the microstructure modulation before the appearance of martensite stripe at low temperature, that is, the existence of premartensite phase. Ni50Mn34In15.5Al0.5 alloy has great magnetic moment difference in the process of pre-martensite transformation. Therefore, the temperature of premartensite transformation can be reduced by applying external magnetic field, which indicates that the appearance of premartensite phase can be attributed to the magnetoelastic coupling. The magnetic field drive inverse martensite transformation will produce larger magnetoresistance. At the same time, the magnetoresistance and magnetic card effect near room temperature in Ni50Mn34In15Al alloy will be increased by increasing the peak and width of magnetic entropy.) the magnetoresistance and magnetic card effect of Ni-Mn base alloy near room temperature will also be increased. Ni50Mn34In16Al alloy has high magnetoresistance and magnetic card effect near room temperature. There are first order martensite transformation and secondary magnetic transformation of austenite phase near room temperature. In the process of martensitic transformation, the magnetic moment difference and the thermal lag are large. The measured results show that the Ni _ (50) mn _ (34) in _ (16) Al alloy has not only a large magnetoresistance (peak value of -58%) but also a large continuous magnetic entropy change at room temperature under the action of a magnetic field of 50 kOe. The corresponding peak values of first-order and second-order phase transitions are 21 J/Kg K and -8.2 J/Kg K, respectively. At the same time, due to the small hysteresis loss, the first-order phase transition has the same effective refrigeration capacity as the second-order phase transition value, reaching 150 J / Kg.
【學(xué)位授予單位】：湖北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG139.6

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