新型鐵磁形狀記憶合金的磁性與馬氏體相變的研究.pdf

1、本文采用X射線衍射儀(XRD)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)等研究了新型磁性形狀記憶合金Ni-Mn-Sn,Ni-Mn-In以及Co-Mn-Sn的相組成、馬氏體相變以及其磁性,揭示了磁性形狀記憶合金馬氏體相變、磁性等與成份的依賴關(guān)系。
　　研究結(jié)果表明,用真空電弧爐制備并經(jīng)過(guò)熱處理的Ni52Mn23+xSn25-x(x=0,1,2)、Ni40Mn50+xSn10-x(x=-6,-4,-2,0)和Co52Mn23+xSn25-x(x=0,

2、1,2,3)系列合金的結(jié)晶狀況良好,在室溫下均具有較好的立方 L21單相結(jié)構(gòu)。Mn含量的增加使的晶格常數(shù)減小。晶格的收縮歸因于Mn的金屬半徑比Sn小。用同樣方法制備的Ni40Mn50+xIn10-x(x=-6,-4,-2,0)合金在室溫下也均為立方 L21結(jié)構(gòu),但含有少量的第二相。由于 In的金屬半徑也大于Mn的金屬半徑,因此In含量的減小使晶格常數(shù)減小。
　　Ni52Mn23+xSn25-x(x=0,1,2)、Ni40Mn50+

3、xSn10-x(x=-6,-4,-2,0)、Ni40Mn50+xIn10-x(x=-6,-4,-2,0)和Co52Mn23+xSn25-x(x=0,1,2,3)系列合金均具有明顯的馬氏體相變,即從鐵磁性的奧氏體向順磁性(或反鐵磁性)的馬氏體轉(zhuǎn)變。除Co52Mn23+xSn25-x(x=0,1,2,3)的居里溫度超過(guò)400K外,其他合金的居里溫度均在略高于室溫的區(qū)域,約300K~330K內(nèi)。這說(shuō)明在Heusler合金中,鈷同樣是一個(gè)提高居

4、里溫度的元素。
　　Ni52Mn23+xSn25-x(x=0,1,2)的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度在253K左右,馬氏體相變過(guò)程不超過(guò)5K,這在多晶材料中是罕見(jiàn)的。與Ni52Mn23+xSn25-x(x=0,1,2)相比,Co52Mn23+xSn25-x(x=0,1,2,3)的馬氏體相變溫度很低,在140K以下,相變持續(xù)的溫度范圍很大,在90K左右。這說(shuō)明與Ni相比,Co是一種減小馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的元素,但使相變激活能增加,從而增加相變溫度范圍

5、。在這兩個(gè)系列合金中,Sn含量(Mn含量)的減少(增大)使合金馬氏體轉(zhuǎn)變溫度都提高,也使Ni52Mn23+xSn25-x(x=0,1,2)的居里溫度也提高(CoMnSn的居里溫度未測(cè)量)。
　　Ni40Mn50+xSn10-x(x=-6,-4,-2,0)和Ni40Mn50+xIn10-x(x=-6,-4,-2,0)系列合金的磁性和馬氏體相變特征非常相似。它們的馬氏體相變溫度較低,在110K附近,而相變溫度范圍在50K左右。它們的居

6、里溫度也接近,居里溫度在290~350K范圍內(nèi)。平均來(lái)說(shuō), Ni40Mn50+xIn10-x(x=-6,-4,-2,0)的居里溫度比Ni40Mn50+xSn10-x(x=-6,-4,-2,0)高一些,在200Oe磁場(chǎng)下奧氏體的磁化強(qiáng)度也要高一些。In和Sn含量的增加都會(huì)使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度減小。這與電子濃度的增加會(huì)提高馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的結(jié)論相符。因此,雖然In和Sn對(duì)馬氏體相變特征的影響相近,但對(duì)磁性相關(guān)的參數(shù)的影響卻有比較明顯的差異。

7、>　　在Ni40Mn50+xSn10-x(x=-2,0)兩個(gè)合金的熱磁曲線上,在200K時(shí)觀察到磁化強(qiáng)度的異常變化。這種異常變化可能與結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定有關(guān),如出現(xiàn)相分離或內(nèi)應(yīng)力誘發(fā)局部的相變,并可能是Heusler結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的成份的臨界點(diǎn)。
　　只要溫度合適,在磁化曲線上都能明顯地觀察到磁場(chǎng)誘導(dǎo)的馬氏體相變過(guò)程。與熱誘導(dǎo)的相變相似,這種相變一旦發(fā)生,是不能隨磁場(chǎng)的減小而恢復(fù)。合金的飽和磁化強(qiáng)度隨著Mn含量的增多而增大,這相符于鐵磁性Heu