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哈斯勒合金Ni-Fe-Mn-In的马氏体相变与磁特性研究

张元磊 李哲 徐坤 敬超

哈斯勒合金Ni-Fe-Mn-In的马氏体相变与磁特性研究

张元磊, 李哲, 徐坤, 敬超
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  • 利用电弧炉制备了Ni50-xFexMn37In13(x=1, 3, 5) 多晶样品, 通过结构和磁性测量, 系统分析了Ni50-xFexMn37In13(x=1, 3, 5)样品的晶体结构和马氏体相变. 结果表明, 三样品在室温下呈现出了不同的晶体结构. 同时, 随着Fe含量的增加, 样品的马氏体相变温度急剧下降, 而铁磁性却逐渐增强. 研究了Fe3和Fe5样品在反马氏体相变过程中的磁电阻和磁卡效应. 在外加3 T的磁场下, 两样品在反马氏体相变区域所表现出的磁电阻效应分别约为-46%和-15%, 而等温熵变则约为6 J·kg-1·K-1和9.5 J·kg-1·K-1. 然而, 伴随非常宽的相变温跨和较小的磁滞损失, Fe3样品在反马氏体相变区域的净制冷量达到96 J·kg-1.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11364035, 11404186, 51371111)、上海市科委基础研究重点计划(批准号: 13JC1402400)、云南省科技厅应用基础研究面上项目(批准号: 2013FZ110)和曲靖师范学院创新团队研究计划(批准号: TD201301)资助的课题.
    [1]

    Sutou Y, Imano Y, Koeda N, Omori T, Kainuma R, Ishida K, Oikawa K 2004 Appl. Phys. Lett. 85 4358

    [2]

    Planes A, Mañosa L, Acet M 2009 J. Phys. : Condens. Matter 21 233201

    [3]

    Wang D H, Han Z D, Xuan H C, Ma S C, Chen S Y, Zhang C L, Du Y W 2013 Chin. Phys. B 22 077506

    [4]

    Hu F X, Shen B G, Sun J R 2013 Chin. Phys. B 22 037505

    [5]

    Khan M, Dubenko I, Stadler S, Ali N 2007 Appl. Phys. Lett. 91 072510

    [6]

    Li Z, Jing C, Chen J P, Yuan S J, Cao S X, Zhang J C 2007 Appl. Phys. Lett. 91 112505

    [7]

    Wang B M, Liu Y, Ren P, Xia B, Ruan K B, Yi J B, Ding J, Li X G, Wang L 2011 Phys. Rev. Lett. 106 077203

    [8]

    Liao P, Jing C, Wang X L, Yang Y J, Zheng D, Li Z, Kang B J, Deng D M, Cao S X, Zhang J C, Lu B 2014 Appl. Phys. Lett. 104 092410

    [9]

    Chatterjee S, Giri S, De S K, Majumdar S 2009 Phys. Rev. B 79 092401

    [10]

    Ma L, Wang W H, Lu J B, Li J Q, Zhen C M, Hou D L, Wu G H 2011 Appl. Phys. Lett. 99 182507

    [11]

    Lakhani A, Banerjee A, Chaddah P, Chen X, Ramanujan R V 2012 J. Phys. : Condens. Matter 24 386004

    [12]

    Oikawa K, Ito W, Imano Y, Sutou Y, Kainuma R, Ishida K, Okamoto S, Kitakami O, Kanomata T 2006 Appl. Phys. Lett. 88 122507

    [13]

    Koyama K, Watanabe K, Kanomata T, Kaimuma R, Oikawa K, Ishida K 2006 Appl. Phys. Lett. 88 132505

    [14]

    Kainuma R, Imano Y, Ito W, Sutou Y, Morito H, Okamoto S, Kitakami O, Oikawa K, Fujita A, Kanomota T, Ishida K 2006 Nature 439 957

    [15]

    Li Z, Jing C, Zhang H L, Yu D H, Chen L, Kang B J, Cao S X, Zhang J C 2010 J. Appl. Phys. 108 113908

    [16]

    Krenke T, Duman E, Acet M, Wassermann E F, Moya X, Mañosa L, Planes A 2005 Nat. Mater. 4 450

    [17]

    Liu J, Gottschall T, Skokov K P, Moore J D, Gutfleisch O 2012 Nat. Mater. 11 620

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    [19]

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    Yu S Y, Ma L, Liu G D, Liu Z H, Chen J L, Cao Z X, Wu G H, Zhang B, Zhang X X 2007 Appl. Phys. Lett. 90 242501

    [21]

    Jing C, Yang Y J, Li Z, Yu D H, Wang X L, Kang B J, Cao S X, Zhang J C, Zhu J, Lu B 2013 J. Appl. Phys. 113 173902

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    Ito W, Xu X, Umetsu R, Kanomata T, Ishida K, Kainuma R 2010 Appl. Phys. Lett. 97 242512

    [23]

    Wu Z, Liu Z, Yang H, Liu Y, Wu G 2011 Appl. Phys. Lett. 98 061904

    [24]

    Cong D Y, Roth S, Schultz L 2012 Acta Mater. 60 5335

    [25]

    Jing C, Wang X L, Liao P, Li Z, Yang Y J, Kang B J, Deng D M, Cao S X, Zhang J C, Zhu J 2013 J. Appl. Phys. 114 063907

    [26]

    Chernenko V A 1999 Scripta Mater. 40 523

    [27]

    Ye M, Kimura A, Miura Y, Shirai M, Cui Y T, Shimada K, Namatame H, Taniguchi M, Ueda S, Kobayashi K, Kainuma R, Shishido T, Fukushima K, Kanomata T 2010 Phys. Rev. Lett. 104 176401

    [28]

    Khan M, Jung J, Stoyko S S, Mar A, Quetz A, Samanta T, Dubenko I, Ali N, Stadler S, Chow K H 2012 Appl. Phys. Lett. 100 172403

    [29]

    Stager C V, Campbell C C M 1978 Can. J. Phys. 56 674

    [30]

    Liu Z H, Wu Z G, Ma X Q, Wang W H, Liu Y, Wu G H 2011 J. Appl. Phys. 110 013916

    [31]

    Krenke T, Duman E, Acet M, Wassermann E F, Moya X, Mañosa L, Planes A, Suard E, Ouladdiaf B 2007 Phys. Rev. B 75 104414

  • [1]

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    Hu F X, Shen B G, Sun J R 2013 Chin. Phys. B 22 037505

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    Khan M, Dubenko I, Stadler S, Ali N 2007 Appl. Phys. Lett. 91 072510

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    Li Z, Jing C, Chen J P, Yuan S J, Cao S X, Zhang J C 2007 Appl. Phys. Lett. 91 112505

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    Wang B M, Liu Y, Ren P, Xia B, Ruan K B, Yi J B, Ding J, Li X G, Wang L 2011 Phys. Rev. Lett. 106 077203

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    [16]

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    Liu J, Gottschall T, Skokov K P, Moore J D, Gutfleisch O 2012 Nat. Mater. 11 620

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    Jing C, Li Z, Chen J P, Lu Y M, Cao S X, Zhang J C 2008 Acta Phys. Sin. 57 3780 (in Chinese) [敬超, 李哲, 陈继萍, 鲁玉明, 曹世勋, 张金仓 2008 物理学报 57 3780]

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    [21]

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    Jing C, Wang X L, Liao P, Li Z, Yang Y J, Kang B J, Deng D M, Cao S X, Zhang J C, Zhu J 2013 J. Appl. Phys. 114 063907

    [26]

    Chernenko V A 1999 Scripta Mater. 40 523

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  • [1] 敬 超, 陈继萍, 李 哲, 曹世勋, 张金仓. 哈斯勒合金Ni50Mn35In15的马氏体相变及其磁热效应. 物理学报, 2008, 57(7): 4450-4455. doi: 10.7498/aps.57.4450
    [2] 张浩雷, 李哲, 乔燕飞, 曹世勋, 张金仓, 敬超. 哈斯勒合金Ni-Co-Mn-Sn的马氏体相变及其磁热效应研究. 物理学报, 2009, 58(11): 7857-7863. doi: 10.7498/aps.58.7857
    [3] 敬 超, 李 哲, 陈继萍, 鲁玉明, 曹世勋, 张金仓. 哈斯勒合金Ni-Mn-Sn的马氏体相变与反磁热性质. 物理学报, 2008, 57(6): 3780-3785. doi: 10.7498/aps.57.3780
    [4] 高书侠, 柳祝红, 胡凤霞, 王文洪, 陈京兰, 吴光恒, 敖玲. 哈斯勒合金Ni-Mn-Ga的马氏体相变和磁增强双向形状记忆效应. 物理学报, 2001, 50(2): 233-238. doi: 10.7498/aps.50.233
    [5] 罗礼进, 仲崇贵, 董正超, 方靖淮, 周朋霞, 江学范. Heusler合金Mn2NiGe马氏体相变的带Jahn-Teller效应研究. 物理学报, 2012, 61(20): 207503. doi: 10.7498/aps.61.207503
    [6] 都有为, 王志明, 倪刚, 邢定钰, 徐庆宇. 高度取向石墨的巨磁电阻效应. 物理学报, 2004, 53(4): 1191-1194. doi: 10.7498/aps.53.1191
    [7] 闫君, 孙莹, 王聪, 史再兴, 邓司浩, 史可文, 卢会清. Co掺杂对Mn3Sn1-xCoxC1.1化合物的磁性质、熵变以及磁卡效应的影响. 物理学报, 2014, 63(16): 167502. doi: 10.7498/aps.63.167502
    [8] Algethami Obaidallah A, 李歌天, 柳祝红, 马星桥. Heusler合金Mn50–xCrxNi42Sn8的相变、磁性与交换偏置效应. 物理学报, 2020, 69(5): 058102. doi: 10.7498/aps.69.20191551
    [9] 江学范, 全宏瑞, 罗礼进, 仲崇贵, 谭志中, 蒋青. Heusler合金Mn2NiGe磁性形状记忆效应的第一性原理预测. 物理学报, 2010, 59(11): 8037-8041. doi: 10.7498/aps.59.8037
    [10] 张玉洁, 刘恩克, 张红国, 李贵江, 陈京兰, 王文洪, 吴光恒. 替代掺杂的MnNiGe1-xGax合金中马氏体相变和磁-结构耦合特性. 物理学报, 2013, 62(19): 197501. doi: 10.7498/aps.62.197501
    [11] 申建雷, 李萌萌, 赵瑞斌, 李国科, 马丽, 甄聪棉, 候登录. Ni-Mn杂化对Mn50Ni41-xSn9Cux合金中马氏体相变温度和马氏体相磁性的影响. 物理学报, 2016, 65(24): 247501. doi: 10.7498/aps.65.247501
    [12] 刘雍, 程莉, 石兢, 熊锐, 胡妮. La0.4Ca0.6MnO3系统中Mn位Fe和Cr掺杂效应的比较性研究. 物理学报, 2011, 60(1): 017503. doi: 10.7498/aps.60.017503
    [13] 刘何燕, 闫丽琴, 曲静萍, 李养贤, 代学芳, 陈京兰, 吴光恒. CoNiZ系列合金的结构和马氏体相变性质. 物理学报, 2006, 55(5): 2534-2538. doi: 10.7498/aps.55.2534
    [14] 马蕾, 王旭, 尚家香. Pd掺杂对NiTi合金马氏体相变和热滞影响的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(23): 233103. doi: 10.7498/aps.63.233103
    [15] 梁婷, 徐惠彬, 蔡伟, 郑玉峰, 赵连城, 高淑侠, 王文洪, 柳祝红, 陈京兰, 吴光恒. 铁磁形状记忆合金Ni52.2Mn23.8Ga24的马氏体相变及其物理表征. 物理学报, 2002, 51(2): 332-336. doi: 10.7498/aps.51.332
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    [17] 王清周, 陆东梅, 崔春翔, 韩福生. 利用内耗研究淬火空位对Cu-11.9Al-2.5Mn(wt%)形状记忆合金逆马氏体相变温度的影响. 物理学报, 2008, 57(11): 7083-7087. doi: 10.7498/aps.57.7083
    [18] 宋瑞宁, 朱伟, 刘恩克, 李贵江, 陈京兰, 王文洪, 李祥, 吴光恒. 内应力对Mn2NiGa铁磁形状记忆合金的结构、相变和磁性能的影响. 物理学报, 2012, 61(2): 027501. doi: 10.7498/aps.61.027501
    [19] 陈京兰, 吴光恒, 潘复生, 游素琴, 武亮, 马勇, 崔玉亭. Ni53.2Mn22.6Ga24.2单晶的两步热弹性马氏体相变及其应力应变特性. 物理学报, 2009, 58(12): 8596-8601. doi: 10.7498/aps.58.8596
    [20] 曹莉霞, 尚家香, 张跃. 应力诱发NiAl单晶马氏体相变的分子动力学模拟. 物理学报, 2009, 58(10): 7307-7312. doi: 10.7498/aps.58.7307
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-08-26
  • 修回日期:  2014-09-25
  • 刊出日期:  2015-03-05

哈斯勒合金Ni-Fe-Mn-In的马氏体相变与磁特性研究

  • 1. 曲靖师范学院物理与电子工程学院, 曲靖 655011;
  • 2. 云南省高校先进功能材料与低维材料重点实验室, 曲靖 655011;
  • 3. 上海大学物理系, 上海 200444
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11364035, 11404186, 51371111)、上海市科委基础研究重点计划(批准号: 13JC1402400)、云南省科技厅应用基础研究面上项目(批准号: 2013FZ110)和曲靖师范学院创新团队研究计划(批准号: TD201301)资助的课题.

摘要: 利用电弧炉制备了Ni50-xFexMn37In13(x=1, 3, 5) 多晶样品, 通过结构和磁性测量, 系统分析了Ni50-xFexMn37In13(x=1, 3, 5)样品的晶体结构和马氏体相变. 结果表明, 三样品在室温下呈现出了不同的晶体结构. 同时, 随着Fe含量的增加, 样品的马氏体相变温度急剧下降, 而铁磁性却逐渐增强. 研究了Fe3和Fe5样品在反马氏体相变过程中的磁电阻和磁卡效应. 在外加3 T的磁场下, 两样品在反马氏体相变区域所表现出的磁电阻效应分别约为-46%和-15%, 而等温熵变则约为6 J·kg-1·K-1和9.5 J·kg-1·K-1. 然而, 伴随非常宽的相变温跨和较小的磁滞损失, Fe3样品在反马氏体相变区域的净制冷量达到96 J·kg-1.

English Abstract

参考文献 (31)

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