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Ni-X-In(X=Mn,Fe和Co)合金的缺陷稳定性和磁性能的第一性原理研究

白静 王晓书 俎启睿 赵骧 左良

Ni-X-In(X=Mn,Fe和Co)合金的缺陷稳定性和磁性能的第一性原理研究

白静, 王晓书, 俎启睿, 赵骧, 左良
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  • Ni-Mn-In是一种新型的磁控形状记忆合金, 它通过磁场诱导逆马氏体相变实现形状记忆效应. 实验中常围绕化学计量比Ni2MnIn合金进行成分调整, 以获得适宜的马氏体相变温度与居里温度, 在这个过程中必然会产生多种点缺陷. 本文使用量子力学计算软件包VASP, 在密度泛函理论的框架下通过第一原理计算, 系统地研究了非化学计量比Ni-X-In(X=Mn, Fe 和Co)合金的缺陷形成能和磁性能. 反位缺陷中, In和Ni在X亚晶格的反位缺陷(InX和NiX)的形成能最低, Ni和X反位于Y的亚晶格(NiY和XY)得到较高的形成能. 因此, In原子可以稳定立方母相的结构, 而X原子对母相结构稳定性的影响则相反; 空位缺陷中最高的形成能出现在In空位缺陷, 再次肯定了In原子对稳定母相结构的作用. 此外, 详细研究了点缺陷周围原子的磁性能以及电荷分布. 本文的计算结果在指导实验中的成分设计和开发新型磁控形状记忆合金方面具有重要意义.
      通信作者: 白静, baij@neuq.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51431005, 51301036)、国家高技术研究发展计划(批准号: 2015AA034101)、 中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: N130523001)和河北省自然科学基金(批准号: E2013501089)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-19
  • 修回日期:  2016-02-16
  • 刊出日期:  2016-05-05

Ni-X-In(X=Mn,Fe和Co)合金的缺陷稳定性和磁性能的第一性原理研究

  • 1. 东北大学, 材料各向异性与织构教育部重点实验室, 沈阳 100819;
  • 2. 东北大学秦皇岛分校资源与材料学院, 秦皇岛 066004;
  • 3. 河北省电介质与电解质功能材料实验室, 秦皇岛 066004
  • 通信作者: 白静, baij@neuq.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51431005, 51301036)、国家高技术研究发展计划(批准号: 2015AA034101)、 中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: N130523001)和河北省自然科学基金(批准号: E2013501089)资助的课题.

摘要: Ni-Mn-In是一种新型的磁控形状记忆合金, 它通过磁场诱导逆马氏体相变实现形状记忆效应. 实验中常围绕化学计量比Ni2MnIn合金进行成分调整, 以获得适宜的马氏体相变温度与居里温度, 在这个过程中必然会产生多种点缺陷. 本文使用量子力学计算软件包VASP, 在密度泛函理论的框架下通过第一原理计算, 系统地研究了非化学计量比Ni-X-In(X=Mn, Fe 和Co)合金的缺陷形成能和磁性能. 反位缺陷中, In和Ni在X亚晶格的反位缺陷(InX和NiX)的形成能最低, Ni和X反位于Y的亚晶格(NiY和XY)得到较高的形成能. 因此, In原子可以稳定立方母相的结构, 而X原子对母相结构稳定性的影响则相反; 空位缺陷中最高的形成能出现在In空位缺陷, 再次肯定了In原子对稳定母相结构的作用. 此外, 详细研究了点缺陷周围原子的磁性能以及电荷分布. 本文的计算结果在指导实验中的成分设计和开发新型磁控形状记忆合金方面具有重要意义.

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