《合金磁相变的调控及其磁热性质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《合金磁相变的调控及其磁热性质（116页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、博士研究生学位论文合金磁相变的调控及其磁热性质作者：马胜灿导师：都有为教授院士南京大学物理系固体微结构国家实验室D i s s e r t a t i o nf o rP h DT h er e g u l a t i o no fm a g n e t i ct r a n s i t i o na n dm a g n e t o c a l o r i cp r o p e r t i e si nm a g n e t i ca l l o y sA u t h o r ：M aS h e n g c a nS u p e r v i s o r ：P r o f e s s o r
2、A c a d e m i c i a nD uY o u w e iN a t i o n a lL a b o r a t o r yo fS o l i dS t a t eM i c r o s t r u c t u r e s& D e p a r t m e n to fP h y s i c s N a n ji n gU n i v e r s i t yM a y ，2 0 111 1 1 1 1 11 1 1 1 111 1 11 1 1 1 1 1 11111I Y 2 3 7 19 5 8避基查堑堡专, _ l k 2 0 0 8博士生姓名：墨胜烛指导教师( 姓名、职
3、称) ：鳌查羞塾撞至塾鉴到筮撞磁性相变合金由于在相变点附近磁化强度和电阻率等参数发生突变表现出一系列有趣的物理现象，比如磁热效应、磁致电阻、磁致应变等，使其作为一种多功能材料在很多领域都有重要的应用前景。本文从基础和应用研究的角度出发，研究了三类合金磁相变的调控及其磁热性质，主要内容如下：1 N i M n C o S n 铁磁形状记忆合金磁相变的调控及其磁热性质N i M n 基的铁磁形状记忆合金是近几年发展起来的一种新型多功能材料，具有可受温度和磁场共同控制的热弹性和形状记忆效应。随着温度的降低，一定成分的新型N i M n X ( X = I n ，S n ，S b ) 铁磁形状记忆合金
4、会顺次经历一个奥氏体顺磁相到铁磁相的二级相变和从铁磁奥氏体到弱磁马氏体相的马氏体相变过程。由于磁性和电阻率发生突变，使得这类合金在相变点附近具有丰富的物理性质。为了有效地调节相变和更深入的研究相变点附近的物理性质，我们制备了N i M n C o S n 条带并对其分别进行了预压、退火以及高压退火处理，研究了预压力和热处理等对其马氏体相变和奥氏体磁相变的调控及对相变点附近磁热性质的影响：( 1 ) 预压力作用下的N i M n C o S n 条带马氏体相变温度升高，而奥氏体居里温度几乎没改变，尽管在预压力作用下马氏体相变附近等温磁熵变有所下降，但由于相变温区变宽致使预压后的条带制冷能力增大；
5、( 2 ) 退火使得N i M n C o S n 条带马氏体相变温度和奥氏体居里温度都明显升高，马氏体相变附近磁熵变大幅增加，但有效磁致冷能力并没有明显增加。而在奥氏体铁磁相变附近，退火后的条带磁熵变和有效制冷能力都明显增加；( 3 ) 高压退火后的N i M n C o S n 合金马氏体相变温度和奥氏体居里温度都明显升高，更有意思的是高压退火后N i M n C o S n 合金出现中间相。由于中间相变的存在，马氏体相变附近出现连续的两个正的磁熵变峰，大大拓宽了制冷温区。2 M n C o G e 基合金磁相变的调控及其磁热性质M n C o G e 合金在室温下是一个共线铁磁体，居里温
6、度是3 4 5K ，在6 5 0K 时发生一个从T i N i S i 到N i 2 I n 相的结构相变。由于这个结构相变发生在两个顺磁态之间，磁化强度变化量很小，致使这个结构相变在热磁曲线上不容易被识别出来。为此我们采用过渡族元素替代和调节M n C o 比例的方法分别制备了M n l x V x C o G e 和M n l + 。C 0 1 x G e 两个系列的M n C o G e 基合金，并对它们进行了磁性测量。发现过渡族元素替代和调节M n C o比例都可使M n C o G e 合金的结构相变温度降低，在室温附近获得铁磁到顺磁的一级磁结构相变，磁化强度发生突变，并由此获得了大
7、的低场磁熵变。更值得提出的是这两类材料在低场下的磁滞损耗都非常小，完全可以忽略，在一级磁相变材料中同时获得大的室温磁熵变和小的磁滞损耗对磁制冷的实际应用有着很重要的意义。3 R C 0 4 A I 基系列合金自旋重取向相变及其磁卡效应R C 0 5 是近年来被人们广泛关注的一类稀土R 和过渡族金属C o 组成的二元铁磁性合金，具有C a C u 5 结构( P 6 m m m 空间群) 。由于稀土R ( P r 、N d 、T b 、D y 、H o 等) 和C o 晶格具有不同的易磁化方向使得R C 0 5 合金有两个相互竞争的磁晶各向异性共存，从而诱导出两个自旋重取向相变，相变过程中磁化强
8、度发生突变，伴随着一些有趣的物理现象。不同稀土离子之间的相互取代以及A 1 、G a 等非磁性元素对C o 的取代可以改变稀土R 和C o 次晶格的磁晶各向异性能，从而达到调节相变的目的。我们制备了N d l - x D y x C 0 4 A l 和P r l x N d x C 0 4 A l 两个体系的合金并研究了它们的自旋重取向相变及其磁卡性质。通过不同稀土元素之间的相互取代，相变温度都可以被调节到室温附近，并且有很宽的变化范围。在自旋重取向相变附近，这两个体系的所有合金都出现了连续两个一正一负的熵变峰，且具有很宽的制冷温区。另外，我们还制备了D y C o 。A 1 亚铁磁合金，并在
9、其亚铁磁的补偿温度附近研究了一种由自旋抵消所引起的磁卡效应，为探索新型室温磁熵变材料作了一些有益的尝试。T H E S I S ：T h er e g u l a t i o no fm a g n e t i ct r a n s i t i o na n dm a g n e t o c a l o r i cp r o p e r t i e si nm a g n e t i ca l l o y sS P E C I A L I Z A T I O N ：P O S T G R A D U A T E ：C o n d e n s e dM a t t e rP h y s i c
10、sM aS h e n g c a nM E N T O R ：P r o f e s s o rD UY o u w e iM a g n e t i ct r a n s i t i o na l l o y sp o s s e s sm a n yi n t e r e s t i n gp h y s i c a lp h e n o m e n a ，i n c l u d i n gm a g n e t o c a l o r i ce f f e c t ，m a g n e t o r e s i s t a n c e ，a n dm a g n e t o s t r
11、i c t i o no w n i n gt ot h ea b r u p tc h a n g e so fm a g n e t i z a t i o na n dr e s i s t i v i t ya r o u n dt h et r a n s i t i o nt e m p e r a t u r e A sm u l t i f u n c t i o n a lm a t e r i a l s ，t h e s ea l l o y sh a v ei m p o r t a n ta p p l i c a t i o ni nm a n yf i e l d
12、 s I nt h ep r e s e n tp a p e r ，w es t u d i e dt h er e g u l a t i o no fm a g n e t i ct r a n s i t i o na n dr e l a t e dm a g n e t o c a l o r i cp r o p e r t i e si nt h r e ek i n d so fm a g n e t i ca l l o y s T h em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ：1 T h er e g u l a t i o
13、no fm a g n e t i ct r a n s i t i o na n dr e l a t e dm a g n e t o c a l o r i cp r o p e r t i e si nN i M n - C o - S nf e r r o m a g n e t i cs h a p em e m o r ya l l o y N i M n b a s e df e r r o m a g n e t i cs h a p em e m o 巧a l l o y s ( F S M A s ) a r eak i n d o fn e wm u l t i f u
14、 n c t i o n a lm a t e r i a l s ，w h i c hh a v e b e e nd e v e l o p i n gi nr e c e n ty e a r s T h e ys h o wt h e r m o e l a s t i ca n ds h a p em e m o 巧e f f e c t ss i m u l t a n e o u s l y ，w h i c hc a nb ec o n t r o l l e db yt e m p e r a t u r ea n dm a g n e t i cf i e l dr e s
15、 p e c t i v e l y I nt h eN i - M n X ( X = I n ，S n ，S b ) F S M A s ，t h e yu n d e r g oaf e r r o m a g n e t i ct r a n s i t i o nf r o mf e r r o m a g n e t i ca u s t e n i t et op a r a m a g n e t i co n ea n dam a r t e n s i t i ct r a n s f o r m a t i o nf r o mf e r r o m a g n e t
16、i ca u s t e n i t et ow e a km a g n e t i cm a r t e n s i t eo nc o o l i n g A r o u n dt h e i rt r a n s i t i o nt e m p e r a t u r e s ，a b u n d a n tp h y s i c a lp r o p e r t i e sa r ea c h i v e dd u et ot h ea b r u p tc h a n g eo fm a g n e t i z a t i o na n dr e s i s t i v i t y I no r d e rt ot u n et h et r a n s i t i o n so fF S M A sI I Ia n di n v e s t i g a t et h e i rp h y s i c a lp r o p e r t i e sa r o u n dt
