《合金磁致伸縮行為微觀機制的原位實驗研究》是依託北京理工大學，由聶志華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：合金磁致伸縮行為微觀機制的原位實驗研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：聶志華
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對稀土金屬間化合物、FeGa固溶體、NiMnGa鐵磁形狀記憶合金等大磁致伸縮材料的磁致伸縮微觀機制研究中遇到的挑戰，本申請項目擬圍繞磁致伸縮與微觀結構基元的關聯性這一科學問題，依託同步輻射X射線衍射和中子散射等先進表征技術，建立材料磁致伸縮過程中多尺度微結構單元原位表征方法，分析微觀結構基元隨溫度、應力、磁場的演化信息，闡明磁致伸縮材料多尺度微結構單元（晶體結構、晶體取向、疇取向、微應力、點缺陷）與巨觀應力、應變輸出性能的相互關聯性，結合第一性原理計算和分子動力學模擬，構建材料磁致伸縮微觀機制的物理模型，為磁致伸縮材料微結構調控和性能最佳化提供實驗和理論基礎。
結題摘要
針對大磁致伸縮材料的磁致伸縮微觀機制研究中遇到的挑戰，本項目以稀土金屬間化合物和FeGa固溶體等大磁致伸縮材料為研究對象，圍繞合金大磁致伸縮行為與微觀結構基元的關聯性，開展了基於同步輻射的高能X射線原位衍射實驗研究。研究發現稀土金屬間化合物的磁致伸縮源於外磁場誘發的具有低對稱性的磁晶變體重取向而非磁致晶格畸變，指出稀土金屬間化合物的場致磁致伸縮源於磁致晶格畸變的推論或許是因X射線衍射的倒易空間解析度所限而產生的誤判。基於磁致晶體疇轉動模型，給出了Terfenol-D化學成分偏離準同型相界的晶體學解釋。實驗證實了FeGa合金出現第一個磁致伸縮極值時為Ga元素的飽和固溶體，發現隨Ga含量增加而出現的中程有序富Ga相導致了合金磁致伸縮的迅速下降。通過原位X射線觀測給出了中程有序富Ga相存在的直接實驗證據。最後，本項目設計了系列FeCoNiMn四元合金，在多晶材料中獲得了120ppm的磁致伸縮值和抗拉強度大於1200MPa及延伸率達5%的力學性能。
