本文關(guān)鍵詞：錳基磁性合金的相變及物理機(jī)制研究

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【摘要】：近年來(lái),Ti Ni Si型錳基合金作為一種潛在的多功能應(yīng)用材料,其復(fù)雜磁性相變行為受到了人們的廣泛關(guān)注。研究此類合金的磁性起源,對(duì)磁性相變行為進(jìn)行調(diào)控和設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了自旋電子學(xué),磁致伸縮以及磁制冷等各研究領(lǐng)域共同關(guān)注的話題。在本文中,我們?cè)O(shè)計(jì)了具有多步磁性相變的相變材料,并對(duì)其磁制冷效應(yīng)進(jìn)行了研究。同時(shí),我們還重點(diǎn)關(guān)注了反鐵磁和鐵磁變磁性相變的主要作用機(jī)制。首先,我們選取Co0.4Ni0.6Mn Ge為研究對(duì)象,通過(guò)Al元素?fù)诫s實(shí)現(xiàn)了多步相變的設(shè)計(jì),并通過(guò)X-射線衍射以及磁性測(cè)量等方法對(duì)樣品進(jìn)行表征。Co0.4Ni0.6Mn Ge隨著溫度的升高經(jīng)歷了四種磁性狀態(tài),包括Ti Ni Si型結(jié)構(gòu)下反鐵磁態(tài),Ti Ni Si型結(jié)構(gòu)下的鐵磁態(tài),Ni2In型結(jié)構(gòu)下的鐵磁態(tài)和Ni2In型結(jié)構(gòu)下的順磁態(tài)。樣品經(jīng)歷了三步磁性相變,即一個(gè)反鐵磁到鐵磁的一級(jí)相變、一個(gè)鐵磁到鐵磁的馬氏體相變和一個(gè)鐵磁到順磁的二級(jí)相變。通過(guò)分析最后的兩步相變,我們得到了一個(gè)具有兩個(gè)峰值的連續(xù)負(fù)熵變。其次,我們采用密度泛函理論研究了Ti Ni Si型錳基合金變磁性相變的相變機(jī)制。計(jì)算表明,一個(gè)單一的鍵角參數(shù)在材料磁性行為的改變中發(fā)揮了重要的作用。在錳基三元合金中,我們發(fā)現(xiàn)雙交換作用鐵磁性,超交換作用反鐵磁性和鐵磁超交換作用鐵磁性被兩個(gè)臨界錳原子鍵角區(qū)分開來(lái)。我們認(rèn)為,在臨界鍵角處,不同交換作用在臨界點(diǎn)出的劇烈競(jìng)爭(zhēng)是導(dǎo)致變磁性形成的主要原因。同時(shí),通過(guò)總結(jié)和比較前人在這一領(lǐng)域所報(bào)道的數(shù)據(jù),證實(shí)了我們?cè)谧兇判韵嘧兊睦碚摲治鍪欠蠈?shí)驗(yàn)結(jié)果的。這也就表明在錳基的Ti Ni Si型合金中存在統(tǒng)一的交換作用模型,這一統(tǒng)一模型可以用來(lái)解釋變磁性的起源。因此,我們可以在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)調(diào)節(jié)錳原子鍵角來(lái)得到變磁性材料。這對(duì)設(shè)計(jì)該類材料的變磁性相變具有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：磁性相變 磁卡效應(yīng) 第一性原理
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O469
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 磁性材料的相變及其應(yīng)用9-10
• 1.2 磁性交換機(jī)制簡(jiǎn)述10-13
• 1.3 錳基三元半赫斯勒合金中磁性相變的研究進(jìn)展13-14
• 1.4 研究目的及論文組織安排14-16
• 第二章 實(shí)驗(yàn)與計(jì)算原理方法簡(jiǎn)介16-20
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原理與方法16-18
• 2.1.1 樣品制備方法16
• 2.1.2 X射線衍射及晶體結(jié)構(gòu)精修簡(jiǎn)介16-17
• 2.1.3 振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)及磁特性分析17-18
• 2.2 計(jì)算方法簡(jiǎn)介18-20
• 2.2.1 密度泛函理論簡(jiǎn)介18
• 2.2.2 VASP代碼包簡(jiǎn)介18-20
• 第三章 CO_0.4NI_0.6MNGE合金中的多步相變及其應(yīng)用20-29
• 3.1 引言20
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法20
• 3.3 結(jié)果與分析20-27
• 3.3.1 XRD與結(jié)構(gòu)分析22-24
• 3.3.2 磁特性及相變分析24-26
• 3.3.3 磁卡效應(yīng)分析26-27
• 3.4 小結(jié)27-29
• 第四章 MMNX合金中統(tǒng)一的變磁性相變解釋29-38
• 4.1 引言29
• 4.2 計(jì)算方法29
• 4.3 結(jié)果與分析29-37
• 4.3.1 計(jì)算模型及鍵角的引入29-30
• 4.3.2 磁性特征變化和相變臨界值30-32
• 4.3.3 磁性特征的起源32-35
• 4.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)照與印證35-37
• 4.4 小結(jié)37-38
• 第五章 總結(jié)與展望38-39
• 參考文獻(xiàn)39-44
• 致謝44-45
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文45

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