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Fe-Ga合金巨磁致伸缩研究及强制高有序合金的制备和物性测量

刘国栋  
【摘要】: 利用甩带快淬的方法制备了甩速为12m/s的Fe_(85)Ga_(15)合金样品。测量了样品带片长度方向和厚度方向上的磁致伸缩,发现其值分别高达—1300ppm和+1100ppm。研究表明巨大磁致伸缩的获得来源于甩带样品的形状各向异性和合金内部生成的大量短程应变有序以及它们的择优取向。利用X射线衍射和透射电子显微镜研究了样品的结构和微结构,在合金中直接观察到了团簇短程有序结构。 系统研究了Fe-Ga系列合金的结构、磁性随成分的变化,并测量了合金磁致伸缩的角度依赖、温度适应性等一些与应用相关的性能。发现Fe-Ga合金磁致伸缩对角度极其敏感,并具有很好的温度特性。在室温附近约60°宽的温度范围内,磁致伸缩数值基本保持不变。这一点对于实际应用是很有价值的。磁化强度和交流磁化率的测量表明Fe-Ga合金还具有很高的磁化强度和居里温度。在高温条件下,Fe-Ga合金产生了更大的磁致伸缩,展示出良好的应用前景。 研究了NiMnGa单晶样品中马氏体变体的择优取向特性。利用光学显微镜清楚地观察到沿着不同方向的孪晶马氏体变体。在Ni_(52)Mn_(24)Ga_(24)单晶中,7M调制的马氏体出现了择优取向的变体。我们发现这种变体在生长方向有很好的取向性。给样品加一外磁场,可以观察到变体孪晶边界的移动,这可以唯象地解释磁感生应变。在一个完整的温度循环中,通过沿三个方向的测量,可以发现完全可恢复的双向形状记忆行为。结果显示,变体的择优取向经过了复杂的两步排列过程。 从熟悉的高有序材料入手向周围元素扩展,主要制备合成文献中报道的难以合成的组分和自行设计有可能成为铁磁形状记忆合金。半金属,巨磁致伸缩材料的组合。利用非平衡态的甩带快淬的方法合成出了大批量的合金样品。利用X射线衍射和透射电子显微镜研究合成样品的结构组成。通过筛选发现了Mn_2FeSn,Mn_2FeGa,CoNiGa系列,Fe_2MnAl和NiFeGa系列等高有序样品。这些样品都是用常规方法不能合成的。测量了这些高有序样品的一些基本磁学性质、输运性质等一些物理性质,并计算了部分样品的能带结构,发现了一些奇特的现象,为进一步研究打下了很好的基础。


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