雙向調(diào)控MnCoGe基合金磁結(jié)構(gòu)相變與磁熱效應(yīng)研究
【學(xué)位單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TG132
【部分圖文】：
第一章緒論5圖1.1MM’X合金在ab面（a）和ac面（b）內(nèi)的六角晶格[8]Fig.1.1LatticeofNi2In-typeMM’Xalloysshowninabplane(a)andacplane(b)[8]由于樣品相變過程中易碎裂，可能會減弱相界滑移所需克服的阻力，相變熱力學(xué)驅(qū)動力（過冷度）也小，使得MM’X合金馬氏體相變對溫度響應(yīng)相當(dāng)敏感[8]。在MM’X體系馬氏體相變中，六角母相的晶胞體積小于正交馬氏體相的晶胞體積，晶胞發(fā)生巨大的體積膨脹。對于MnCoGe來說，體積增加可達(dá)5.5%，單軸（沿母相c軸方向）線膨脹可達(dá)11%，這意味著在等靜壓或沿c軸的壓力作用下，相變溫度可被調(diào)節(jié)[11,12]。除溫度和外應(yīng)力可以誘導(dǎo)MM’X合金的馬氏體相變，磁場也可以誘導(dǎo)其發(fā)生相變。相變前后兩相的磁性狀態(tài)和自由能變化量不同，相變溫度會因為外磁場的施加而發(fā)生變化，從而出現(xiàn)磁場誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)相變。MnCoGe基合金中，馬氏體相具有更高的磁化強(qiáng)度，因此施加磁場后相變溫度升高，從而出現(xiàn)磁場誘導(dǎo)的奧氏體到馬氏體的轉(zhuǎn)變[11,13]。MM’X合金的馬氏體相變和兩相磁性特點的研究奠定了探索磁相變的基矗以MnCoGe基合金為例，在650K會發(fā)生六角Ni2In至正交TiNiSi的一級結(jié)構(gòu)相變[14]，而Ni2In奧氏體相的居里溫度為275K[10]，TiNiSi馬氏體相的居里溫度為345K[7]。由此，相變可以發(fā)生在：順磁奧氏體-順磁馬氏體，順磁奧氏體-鐵磁馬氏體，鐵磁奧氏體-鐵磁馬氏體之間。而從理論方面，根據(jù)克勞修斯-克拉泊龍方程：TMBS（1.13）其中T表示在B的外場下，相變溫度的變化量，M和S分別為奧氏體相和馬氏體相的飽和磁化強(qiáng)度差及熵差[15,16]。T/B暗示了磁驅(qū)相變的效率，假使S不變，要想提高磁驅(qū)相變能力，必須提高M(jìn)，即兩相的磁化強(qiáng)度差[16]。這樣就需使相變發(fā)生在順磁奧氏體-鐵磁馬氏體之間，也就是在Mn
第一章緒論6這一探究高潮為MM’X合金后續(xù)磁相變功能性質(zhì)方面的研究積累了大量的數(shù)據(jù)與理論基矗為獲得巨磁熱及其他磁致效應(yīng)，研究者們把目光投在調(diào)控結(jié)構(gòu)相變降低相變溫度，以獲得大磁化強(qiáng)度差的方向上。MM’X合金馬氏體相變溫度對化學(xué)成分相當(dāng)敏感，化學(xué)元素的微量改變都能使相變溫度發(fā)生顯著變化。目前，在MM’X合金中對化學(xué)成分的調(diào)控的方法主要歸納為：間隙原子摻雜，過渡元素/主族元素過量/缺位，過渡元素/主族元素取代。（1）間隙原子摻雜。2010年，Trung等人通過在MnCoGe間隙位中摻入B原子，穩(wěn)定了六角相，擴(kuò)大了六角相的穩(wěn)定區(qū)域，使得磁相變和結(jié)構(gòu)相變耦合，實現(xiàn)了室溫附近的一級磁共結(jié)構(gòu)相變，獲得了巨磁熱效應(yīng)，如圖1.2所示[17]。圖1.2在0.1T場下，MnCoGeBx(x=0.02,0.03,0.05)樣品的M(T)曲線[17]Fig.1.2M(T)curvesmeasuredinafieldof0.1TfortheMnCoGeBx(x=0.02,0.03,0.05)samples[17]（2）過渡元素/主族元素過量/缺位。中科院物理所王建濤等人利用第一性原理計算理論上研究了Co缺位對MnCoGe體系磁結(jié)構(gòu)相變的影響，由于對稱性的變化導(dǎo)致磁性原子之間耦合距離的變化，出現(xiàn)了從高磁矩到低磁矩的磁相變與磁體積效應(yīng)（magnetovolumeeffect）[10]。2010年，中科院物理所劉恩克等人在缺Mn的Mn1-xCoGe合金中，通過缺位調(diào)控，在室溫附近馬氏體和奧氏體居里溫度之間的溫度窗口，實現(xiàn)了一級磁結(jié)構(gòu)相變，如圖1.3所示[18]。（3）過渡元素/主族元素取代。在MnCoGe中通過Al取代Mn導(dǎo)致馬氏體轉(zhuǎn)變溫度降低，并在0≤x≤0.01的成分范圍內(nèi)實現(xiàn)了一級磁結(jié)構(gòu)相變，如圖1.4所示[19]。
第一章緒論7圖1.3在0.01T場下，Mn1xCoGe(x=0.010,0.030,0.035和0.045)合金的M(T)曲線[18]Fig.1.3M(T)curvesinafieldof0.01TfortheMn1xCoGe(x=0.010,0.030,0.035and0.045)alloys[18]圖1.4在0.01T場下，Mn1xAlxCoGe(0≤x≤0.05)合金的M(T)曲線[19]Fig.1.4M(T)curvesinafieldof0.01ToftheMn1xAlxCoGe(0≤x≤0.05)alloys[19]磁性相互作用對原子間距敏感，上述化學(xué)成分的調(diào)控是通過引入化學(xué)壓力來產(chǎn)生晶格畸變，使得磁性與結(jié)構(gòu)相變溫度均可被調(diào)控。此外，外壓力也可用來調(diào)控相變[9,12]。1978年，Anzai等人發(fā)現(xiàn)，在MnNiGe合金中，隨著壓力增加，結(jié)構(gòu)相變溫度向低溫線性偏移，如圖1.5所示[9]。如圖1.6所示，Caron等人研究了物理和化學(xué)壓力對Mn1-xCrxCoGe系列合金的影響，結(jié)果顯示靜壓力與Cr取代引起的化學(xué)壓力在磁相變與結(jié)構(gòu)相變的耦合與解耦中起著相似的作用[12]。通過控制不同的熱處理工藝，調(diào)節(jié)合金的內(nèi)部應(yīng)力，也可以實現(xiàn)磁共結(jié)構(gòu)耦合相變。江南大學(xué)張成亮等人，在Mn1-xCo1+xGe合金中控制熱處理工藝，在中間溫度進(jìn)行附加的退火，控制程序緩慢冷卻，調(diào)節(jié)了應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)相變附近各向
【相似文獻(xiàn)】
相關(guān)期刊論文 前10條
1 袁維;包立夫;;固態(tài)磁性制冷劑MnCoGe合金的研究進(jìn)展[J];科技視界;2016年21期
2 李夢嬌;董應(yīng)虎;張瑞卿;鐘永錄;胡滿銀;楊世松;;高熵合金的制備方法及其應(yīng)用進(jìn)展[J];航空制造技術(shù);2019年22期
3 龐洪;楊娟麗;陳猛;;低合金鈦卷應(yīng)用與展望[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2019年36期
4 王根;李新梅;王松臣;;各類高熵合金的研究進(jìn)展[J];功能材料;2019年12期
5 楊曉萌;安子冰;陳艷輝;;高熵合金抗氧化性能研究現(xiàn)狀及展望[J];材料導(dǎo)報;2019年S2期
6 謝曉;隋穎;黃曉昱;朱晨光;;鎂鋁釓合金在空氣中的氧化與燃燒[J];稀有金屬材料與工程;2019年12期
7 欒亨偉;趙威;姚可夫;;高熵合金的力學(xué)性能及功能性能研究進(jìn)展[J];材料熱處理學(xué)報;2020年01期
8 鄧玉臻;呂慶玉;王曉光;;影響6005A合金剝落腐蝕性能的因素研究[J];鋁加工;2020年01期
9 趙海朝;喬玉林;梁秀兵;胡振峰;陳永雄;;輕質(zhì)高熵合金的研究進(jìn)展與展望[J];稀有金屬材料與工程;2020年04期
10 李承澤;尤俊華;白鶴山;張維維;劉蘇杰;;高熵合金的熱處理綜述[J];材料熱處理學(xué)報;2020年05期
相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條
1 李江;新型高強(qiáng)高彈銅鎳硅系合金制備及其微觀組織性能的研究[D];北京科技大學(xué);2020年
2 李婧;生物醫(yī)用多孔鈦鎳（鈮）合金的制備與性能研究[D];中南大學(xué);2014年
3 游志勇;合金化對高鋅鎂合金組織和性能影響的研究[D];太原理工大學(xué);2012年
4 宋西貴;合金熔體脆性的廣義性研究[D];山東大學(xué);2009年
5 周明哲;航空用2E12合金熱處理工藝與疲勞行為的相關(guān)基礎(chǔ)問題研究[D];中南大學(xué);2010年
6 劉紅賓;基于合金化改善鎂合金強(qiáng)/韌性的研究[D];大連理工大學(xué);2009年
7 顏永得;鎂鋰基合金電解法制備及機(jī)理研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年
8 李波;聚苯醚/聚酰胺6合金和復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能研究[D];上海交通大學(xué);2009年
9 白延文;合金熔體局域結(jié)構(gòu)及其遺傳性研究[D];山東大學(xué);2014年
10 洪海蓮;面心立方固溶體的團(tuán)簇模型及工程合金的成分解析[D];大連理工大學(xué);2016年
相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條
1 宋穎;雙向調(diào)控MnCoGe基合金磁結(jié)構(gòu)相變與磁熱效應(yīng)研究[D];江西理工大學(xué);2020年
2 翟路路;MnCoGe基合金的磁性和磁熱效應(yīng)[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2012年
3 蘇媛;Mn_2Sb和MnCoGe基合金磁相變調(diào)控及磁熱性質(zhì)研究[D];南昌航空大學(xué);2015年
4 牛鵬云;AlFeCrCoNi-Zr_x系高熵合金的顯微組織和性能研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2016年
5 郭建斌;五元難熔高熵合金的組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能研究[D];北京理工大學(xué);2015年
6 劉學(xué)峰;難熔高熵合金的制備及其組織性能研究[D];北京理工大學(xué);2015年
7 尹可心;輕質(zhì)高熵合金的研究[D];沈陽航空航天大學(xué);2015年
8 吳柳融;含ErAl-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-0.15%Zr合金的熱變形及組織性能研究[D];中南大學(xué);2012年
9 胡金力;高強(qiáng)高導(dǎo)Cu-0.4%Cr-0.12%Zr-0.01%Si合金的組織和性能[D];浙江大學(xué);2010年
10 畢廣利;Al-13Mg-xMn-yRE合金的制備與表征[D];長春理工大學(xué);2008年
本文編號：2893490
本文鏈接：http://www.wukwdryxk.cn/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/2893490.html
