《Ni(Fe,Co)MnAl合金中磁場誘導相變、磁電阻和磁致應變的研究》是依託太原理工大學，由軒海成擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Ni(Fe,Co)MnAl合金中磁場誘導相變、磁電阻和磁致應變的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：軒海成
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Ni-Mn基鐵磁形狀記憶合金因其豐富的物理內涵和廣闊的套用前景成為當前磁性材料的研究熱點。其中，Ni-Mn-Al合金具有較好的力學性能，然而其馬氏體相變前後兩相均為弱磁態，難以實現磁場誘導相變，影響了該類合金磁性功能性質的研究和開發。本項目擬以過渡元素Fe或Co摻雜的Ni-Mn-Al合金為研究對象，通過調節合金成分和製備工藝調控相變前後兩相的磁性狀態和相變類型，獲得磁場誘導的馬氏體相變。結合第一性原理計算研究Fe或Co摻雜對合金的電子結構、磁性狀態等性質影響的物理機制。通過調整合金的成分、晶體結構、微結構、相組成等方法，探索實現低磁滯和低變磁性臨界場的途徑和機制。在相變調控的基礎上，研究基於磁場誘導相變行為的磁電阻和磁致應變效應。從實際套用出發，最佳化相變行為並致力於探索在寬溫區、低磁場下具有較大磁電阻和磁致應變的合金材料。為新型磁性功能材料的探索及其套用提供實驗和理論依據。
結題摘要
Ni-Mn基鐵磁形狀記憶合金髮生結構相變時耦合著磁相變，且該相變可以由外磁場驅動，因而人們在這類合金的馬氏體相變附近發現了磁熱、磁電阻和磁致應變等豐富的物理效應。由於這些特殊的物理現象對於探討馬氏體相變的機理及其潛在套用價值具有重要的科學意義，成為目前研究的熱點。本項目以Ni(Fe,Co)MnAl合金為研究對象，通過Fe、Co元素摻雜、調節合金成分、改變製備工藝等方法在該類合金中獲得了鐵磁-弱磁型馬氏體相變，並研究了相變附近的磁熱、磁電阻和磁致應變等效應。主要工作成果包括：（1）通過Fe對Ni-Mn-Al合金摻雜，觀察到Ni-Fe-Mn-Al合金奧氏體相的鐵磁性得到明顯增強，通過改變合金中Fe的含量能有效調節這類合金的馬氏體相變溫度及磁場誘導逆馬氏體相變行為；在此基礎上製備了Ni-Fe-Mn-Al合金條帶，研究了相變附近的磁電阻效應；（2）在Co摻雜的Ni-Co-Mn-Al合金中實現了磁場誘導的逆馬氏體相變，建立了合金成分、相變溫度、磁場誘導的相變行為與相變附近磁電阻效應的內在聯繫；根據相變調控規律獲得相變溫度在室溫附近的Ni42.8Co7.7Mn38.8Al10.7合金，發現了室溫附近大的磁電阻和磁致應變效應，並利用磁場誘導相變機制進行了分析討論；（3）發現Fe、Co共摻雜能有效調控Ni-Fe-Co-Mn-Al合金中的馬氏體相變，獲得了相變溫度可以在較寬的溫區內調整的共摻雜合金；Fe/Co摻雜的比例、合金的結構等因素是影響馬氏體相變行為的關鍵因素，並在相變附近得到了大的磁熱和磁電阻效應；（4）在Mn-Ni-Sn合金中通過改變Ni/Sn原子比例有效調控了馬氏體相變；利用短時間退火處理有效調節了Ni-Mn-V-Sn和Ni-Mn-Sn-Sb條帶的馬氏體相變溫度及相變附近的磁熱效應；對比研究了Mn44.7Ni43.5Sn11.8合金及其條帶在相變附近的電輸運性質，在條帶的相變附近獲得了大的磁電阻效應；（5）利用Fe2Ga對MnNiSi合金進行摻雜成功製備出了Mn-Ni-Fe-Si-Ga合金，對其鐵磁-順磁型磁結構相變進行了有效調控，並在相變附近獲得了大的磁熱效應。本項目的研究豐富了鐵磁形狀記憶合金的研究內容，為Ni-Mn基系列合金的探索及套用提供了依據。
