磁性材料在發(fā)生相變時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、磁存儲、人工智能等眾多工程領(lǐng)域中都有重要的應(yīng)用價值,從而備受關(guān)注。但目前報道的大多磁相變材料機械性能一般都較差,阻礙了磁相變材料得實際應(yīng)用,因此尋找兼具優(yōu)異磁功能性質(zhì)和機械性能的新型磁相變材料就顯得十分重要。本論文通過文獻調(diào)研,著重選取Heusler型全過渡族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制,從機械性能的角度對他們的潛在應(yīng)用進行了分析和討論。Heusler型全過渡族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),又兼具良好的機械性能,對這類合金進行研究具有重要的科學(xué)意義。實驗表明,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)... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

一級相變和二級相變過程中各個熱力學(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的相(母相)之間沒有對應(yīng)的位向關(guān)系,此外近鄰原子的拓撲關(guān)系也會發(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)每個碳原子與周圍三個碳原子形成共價鍵,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)中每個碳原子均由共價鍵與其配位的四個碳原子相連,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壘,因此相變潛熱大、相變緩慢。相對地,位移型相變在相變前后不涉及化學(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,新相和母相之間在晶體學(xué)上有明確的位向關(guān)系,近鄰原子的拓撲關(guān)系不發(fā)生變化[30]。位移型相變經(jīng)歷的勢壘小,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)點遷移情況,固態(tài)相變還可以分為擴散型相變(Diffusional transformation)和非擴散型相變(Diffusionless/non-diffusion transformation)。擴散型相變是指相變過程依靠原子(或離子)的擴散運動來進行。在固體中發(fā)生的大多數(shù)相變都是由熱激活的原子運動引起,只有原子活動能力足夠強、時間足夠長,擴散型相變才會發(fā)生[31]。原子活動能力越強,擴散距離越遠。擴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。非擴散型相變是指相變時原子(離子)不會發(fā)生長距離擴散,而是通過某種形式協(xié)作、均質(zhì)運動而導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。這些原子運動通常小于原子間的距離,并且原子之間保持相對關(guān)系。相變前后固體成分不變化。非擴散型相變是大量原子的有序運動,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,奧氏體可以變成馬氏體;同樣地,加熱時馬氏體也可以變成奧氏體。加熱時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。


本文編號：2981141