磁性材料在發(fā)生相變時(shí)往往伴隨著豐富的物理效應(yīng),在固態(tài)制冷、磁傳感、磁驅(qū)動(dòng)、磁存儲(chǔ)、人工智能等眾多工程領(lǐng)域中都有重要的應(yīng)用價(jià)值,從而備受關(guān)注。但目前報(bào)道的大多磁相變材料機(jī)械性能一般都較差,阻礙了磁相變材料得實(shí)際應(yīng)用,因此尋找兼具優(yōu)異磁功能性質(zhì)和機(jī)械性能的新型磁相變材料就顯得十分重要。本論文通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研,著重選取Heusler型全過(guò)渡族Ni-Co-Mn-Ti、Fe摻雜Co-V-Ga和Laves相Tb_0.95Mn_2-xCo_x三類合金體系,研究了他們的磁相變調(diào)控、微結(jié)構(gòu)和相關(guān)物理性質(zhì),以及低溫下特殊的磁性行為及其物理機(jī)制,從機(jī)械性能的角度對(duì)他們的潛在應(yīng)用進(jìn)行了分析和討論。Heusler型全過(guò)渡族Ni-Co-Mn-Ti合金既能在馬氏體相變附近表現(xiàn)出優(yōu)異多重磁功能性質(zhì),又兼具良好的機(jī)械性能,對(duì)這類合金進(jìn)行研究具有重要的科學(xué)意義。實(shí)驗(yàn)表明,Ni_36.5Co_13.5Mn₃₅Ti₁₅合金條帶退火后,馬氏體相變溫度明顯升高;在退火條帶中發(fā)現(xiàn)5層調(diào)制和非調(diào)... 

【文章來(lái)源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁(yè)數(shù)】：127 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

一級(jí)相變和二級(jí)相變過(guò)程中各個(gè)熱力學(xué)參數(shù)隨溫度的變化

此外,從晶體結(jié)構(gòu)的角度分類,固態(tài)相變可分為重構(gòu)型相變(Reconstructed phase transformation)和位移型相變(Displacive phase transformation)[30]。重構(gòu)型相變和位移型相變的示意圖如圖1.4所示,其中(a)和(b)之間的轉(zhuǎn)變?yōu)橹貥?gòu)型相變,(a)和(c)之間的轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰菩拖嘧�。重�?gòu)型相變發(fā)生時(shí)伴隨著結(jié)構(gòu)單元間大量化學(xué)鍵的破壞和重組,形成新的晶體結(jié)構(gòu),且形成的新相和原來(lái)的相(母相)之間沒有對(duì)應(yīng)的位向關(guān)系,此外近鄰原子的拓?fù)潢P(guān)系也會(huì)發(fā)生顯著變化[30]。典型的重構(gòu)型相變就是石墨—金剛石之間的轉(zhuǎn)變,石墨和金剛石都是由碳原子組成,石墨具有層狀結(jié)構(gòu),層內(nèi)每個(gè)碳原子與周圍三個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵,而層間是脆弱的分子鍵;但在高溫高壓下石墨可以轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)完全不同的金剛石相,結(jié)構(gòu)中每個(gè)碳原子均由共價(jià)鍵與其配位的四個(gè)碳原子相連,從而使金剛石具有完全不同于石墨的力學(xué)和電學(xué)性能。重構(gòu)型相變的發(fā)生需要克服較高的勢(shì)壘,因此相變潛熱大、相變緩慢。相對(duì)地,位移型相變?cè)谙嘧兦昂蟛簧婕盎瘜W(xué)鍵的破壞和重組,只是原子或離子的位置發(fā)生了微小偏移,或者鍵角發(fā)生了微小轉(zhuǎn)動(dòng),新相和母相之間在晶體學(xué)上有明確的位向關(guān)系,近鄰原子的拓?fù)潢P(guān)系不發(fā)生變化[30]。位移型相變經(jīng)歷的勢(shì)壘小,相變潛熱較小,且相變速度較快。本論文涉及的馬氏體相變就是一種以晶格切變?yōu)橹鞯奈灰菩拖嘧�。此�?從質(zhì)點(diǎn)遷移情況,固態(tài)相變還可以分為擴(kuò)散型相變(Diffusional transformation)和非擴(kuò)散型相變(Diffusionless/non-diffusion transformation)。擴(kuò)散型相變是指相變過(guò)程依靠原子(或離子)的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行。在固體中發(fā)生的大多數(shù)相變都是由熱激活的原子運(yùn)動(dòng)引起,只有原子活動(dòng)能力足夠強(qiáng)、時(shí)間足夠長(zhǎng),擴(kuò)散型相變才會(huì)發(fā)生[31]。原子活動(dòng)能力越強(qiáng),擴(kuò)散距離越遠(yuǎn)。擴(kuò)散型相變包括同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、脫溶轉(zhuǎn)變、共析轉(zhuǎn)變、有序化反應(yīng)、多形性轉(zhuǎn)變等。非擴(kuò)散型相變是指相變時(shí)原子(離子)不會(huì)發(fā)生長(zhǎng)距離擴(kuò)散,而是通過(guò)某種形式協(xié)作、均質(zhì)運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。這些原子運(yùn)動(dòng)通常小于原子間的距離,并且原子之間保持相對(duì)關(guān)系。相變前后固體成分不變化。非擴(kuò)散型相變是大量原子的有序運(yùn)動(dòng),因此也被稱為“協(xié)同型相變”[31]。這種類型最常見就是馬氏體相變,鋼中的馬氏體相變是此類相變中最具經(jīng)濟(jì)意義的例子,但在形狀記憶合金尤其是鐵磁形狀記憶合金中發(fā)現(xiàn)的馬氏體相變正在變得越來(lái)越重要。

不變平面應(yīng)變P包括兩種切邊方式:1)滑移切變;2)孿生切變。這兩種切邊的情況如下圖1.5所示,圖中虛線相當(dāng)于不變平面,是局部畸變相互補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果,因而不變平面不一定是低指數(shù)面。馬氏體相變總是要將奧氏體快速冷卻(大于臨界冷卻速度)到某一溫度以下才能發(fā)生,這個(gè)溫度被稱為馬氏體相變開始溫度,以Ms表示;冷卻到某一溫度以下,馬氏體相變不再繼續(xù),這個(gè)溫度稱為馬氏體相變完成溫度,用Mf表示。一般馬氏體相變具有可逆性:冷卻時(shí),奧氏體可以變成馬氏體;同樣地,加熱時(shí)馬氏體也可以變成奧氏體。加熱時(shí)馬氏體到奧氏體的轉(zhuǎn)變稱為逆馬氏體相變(Reverse/inverse martensitic transformation),與Ms和Mf對(duì)應(yīng),逆馬氏體相變的開始溫度和完成溫度分別稱為As和Af。


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