發(fā)布時(shí)間：2018-02-13 15:53

  本文關(guān)鍵詞： NiMn基合金 磁熱效應(yīng) 條帶 薄膜 交換偏置　出處：《南昌航空大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：磁制冷技術(shù)作為一種高效節(jié)能環(huán)保的制冷技術(shù),被認(rèn)為是最有希望替代傳統(tǒng)氣體壓縮制冷的新方法,隨著電子科技的迅猛發(fā)展,設(shè)備零件趨于小型化,微型制冷已經(jīng)成為磁致冷研究的熱點(diǎn)。微型制冷要解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是找到在微型狀態(tài)下可以利用的致冷工質(zhì),目前研究主要集中在條帶和薄膜樣品上,這是因?yàn)槭紫葪l帶和薄膜樣品在幾何學(xué)上有非常大的表面積和體積之比,有利于其進(jìn)行熱交換;其次相比于塊體,形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)相僅需要很短的時(shí)間甚至完全可以避免高溫退火過(guò)程,降低了能耗,節(jié)約了成本。NiMn基合金可以發(fā)生一級(jí)馬氏體相變,且在相變附近會(huì)表現(xiàn)出豐富的物理性質(zhì),而受到越來(lái)越多的關(guān)注,本文通過(guò)Co取代NiMnTi合金中的Ni,研究了全部由過(guò)渡族元素組成的Ni-Co-Mn-Ti合金條帶和薄膜的制備、相變調(diào)控及相關(guān)物理性質(zhì),討論了退火對(duì)條帶磁性能的影響,探究了沉積溫度對(duì)薄膜磁性能的影響,并研究了薄膜的交換偏置性質(zhì)。主要內(nèi)容如下:1.Ni_(37)Co_(13)Mn_(35)Ti_(15)合金條帶的顯微結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)向二元NiMn合金中摻雜低價(jià)Ti元素可以形成Ni_(50)Mn_(50-x)Ti_x和Mn_(50)Ni_(50-y)Ti_y兩種合金體系,在這兩種合金中,Ti含量的增加不僅可以穩(wěn)定奧氏體相,而且會(huì)明顯降低馬氏體相變溫度。Ni_(50)Mn_(35)Ti_(15)合金在室溫下為5M馬氏體結(jié)構(gòu),這里我們向Ni_(50)Mn_(35)Ti_(15)合金中引入Co得到Ni_(37)Co_(13)Mn_(35)Ti_(15)合金,對(duì)這種全部由過(guò)渡族元素組成的合金的磁相變調(diào)控及磁熱性能進(jìn)行研究,通過(guò)電弧熔煉和熔體快淬技術(shù)制備了Ni_(37)Co_(13)Mn_(35)Ti_(15)合金的快淬條帶,并拿出一部分條帶進(jìn)行短時(shí)間高溫退火。通過(guò)室溫下X射線衍射(XRD)檢測(cè),我們觀察到快淬條帶以B2奧氏體為主相,退火條帶以5M馬氏體為主相;室溫下場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM)觀察可知條帶呈柱狀晶垂直于表面生長(zhǎng),退火后條帶表現(xiàn)出晶粒長(zhǎng)大,同時(shí)可以看出大晶粒是由小晶粒聚集生長(zhǎng)的;熱力學(xué)測(cè)量和磁性測(cè)量結(jié)果證明,退火使得條帶相變溫度從200 K升高到325 K,它們的焓變分別為7.5 Jg-1和7.9 Jg-1,在0-5 T的變化磁場(chǎng)下最大磁熵變分別為10.7 Jkg-1K-1和23.8 Jkg-1K-1,并且得到高的有效制冷能力,分別為101.1 Jkg-1和70.8 Jkg-1。2.Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜的制備和磁性能本章我們利用直流磁控濺射技術(shù)制備出了不同沉積溫度下的四個(gè)Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜樣品,并通過(guò)XRD,FESEM和振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)對(duì)它們的結(jié)構(gòu)、微觀形貌和磁性能進(jìn)行了研究。我們發(fā)現(xiàn)沉積溫度對(duì)薄膜的厚度和成分沒(méi)有影響,但會(huì)改變薄膜的微觀形貌和磁性能。沉積溫度越高,薄膜晶粒尺寸越大,而且XRD結(jié)果證明沉積溫度可以減弱基片對(duì)薄膜的限制,且沉積溫度的提高也會(huì)使得薄膜的矯頑力和剩磁增加。這些都預(yù)示著該合金薄膜在磁性薄膜中的應(yīng)用是非常有潛力的。3.Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜的交換偏置本章我們通過(guò)改變?yōu)R射參數(shù)制備了兩個(gè)Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜樣品,并首次在該合金薄膜中發(fā)現(xiàn)了交換偏置的存在,這里對(duì)其進(jìn)行了探討。FESEM觀察可以看到薄膜的晶粒大小都很均勻,沉積時(shí)間延長(zhǎng)不僅可以提高薄膜的厚度,且可以使晶粒變成片狀,晶粒尺寸也有所增加;原子力顯微鏡(AFM)結(jié)果證明薄膜是呈島狀生長(zhǎng)模型進(jìn)行生長(zhǎng),且沉積溫度提高會(huì)減小薄膜的粗糙度;薄膜磁滯回線顯示它們都有正的交換偏置發(fā)生,這意味著薄膜在低溫下共存著鐵磁相和反鐵磁相。
[Abstract]:In this paper , Ni _ ( 50 ) Mn _ ( 50 - x ) Ti _ x and Mn _ ( 50 ) Ni _ ( 50 - y ) Ti _ y alloy have been studied . The microstructure , morphology and magnetic properties of the films are studied by FESEM and vibrating sample magnetometer . We find that the deposition temperature has no influence on the thickness and composition of the thin films . The higher the deposition temperature , the larger the grain size of the thin films , and the increase of the deposition temperature . The results show that the film is island - shaped growth model and the deposition temperature increases . The film hysteresis loops show that the thin films have positive exchange bias , which means that the thin films co - exist in the ferromagnetic phase and the antiferromagnetic phase at low temperatures .

【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TG132.27

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 張麗娜;張敏剛;楊揚(yáng);劉小鵬;衣美卿;;熱處理對(duì)NdFeB薄膜微結(jié)構(gòu)和磁性能的影響[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2008年01期

2 賈嘉;濺射法制備納米薄膜材料及進(jìn)展[J];半導(dǎo)體技術(shù);2004年07期

3 陳遠(yuǎn)富,滕保華,陳云貴,涂銘旌,唐定驤;磁制冷發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì):Ⅰ磁致冷材料[J];低溫工程;2001年01期

4 陳偉,鐘偉,侯登錄,都有為;La_(1-x)K_xMnO_3磁卡效應(yīng)的研究[J];河北科技大學(xué)學(xué)報(bào);1998年03期

5 滕云，李碚;磁致冷材料的發(fā)展與研究概況[J];功能材料;1994年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李哲;新型Ni-Mn基四元哈斯勒合金的相變熱力學(xué)效應(yīng)和磁性能研究[D];上海大學(xué);2011年

，

本文編號(hào)：1508532