磁控形状记忆晶体Ni_2MnGa研究进展

Ni2 MnGa晶体同时具有强铁磁性、大磁致伸缩、温控和磁控形状记忆效应 ,其磁控形状记忆效应的响应频率接近压电陶瓷 ,输出应变和应力接近温控形状记忆合金 ,是近年来发现的一类新型多功能晶体。压电陶瓷、温控形状记忆和磁致伸缩材料是三类不同的功能材料。压电陶瓷和磁致伸缩材料具有频率响应快的优点 ,但输出应变很小 ,如目前最好的巨磁致伸缩材料Terfenol D(Tb0 .2 7Dy0 .73 Fe2 )在易磁化的 [1 1 1 ]方向上的输出应变也仅为 0 .1 7% ;压电陶瓷的输出应变则更小 ,实用的PZT、PLZT压电陶瓷的输出应变一般仅在 0 .1 %左右。温控形状记忆材料通过温度的变化引起马氏体相和母相之间的可逆相变实现形状记忆功能 ,其输出应变很大 ,例如TiNi合金的热致回复应变为 6 %～ 8% ,输出应力高达数百兆帕。但由于温度的升降特别是降温过程因受散热速率的牵制 ,使发生相变的频率响应很慢 ,制约了这类材料的应用。如果能通过外加磁场诱发马氏体相变产生形状记忆效应 ,则既可以保持传统形状记忆材料大输出应变和高输出应力的优点 ,同时又可实现瞬时动作 ,大大提高响应频率 ,克服传统形状记忆材料响应频率低的缺点。在室温条件下 ,非化学剂量的Ni2 MnGa晶体在 1T稳定的外磁场由 [0 0 1 ]方向转向 [1 1 0 ]方向时表现出

Heusler合金Ni_(52)Mn_(24)Ga_(24)单晶生长和相变特性

Heusler合金Ni2 MnGa是具有马氏体相变、形状记忆效应的铁磁性金属间化合物 ,可产生很大的磁感生应变 ,是目前国际上热门的新型磁性功能材料。成分稍微偏离正分的Ni5 2 Mn2 4Ga2 4仍然具有高温相的L2 1结构 ,但马氏体相变温度在室温附近 ,显示出潜在的应用前景。用磁悬浮冷坩埚CZ单晶生长设备生长了Ni5 2 Mn2 4Ga2 4单晶。实验表明 [1 0 0 ]方向是材料的择优方向 ,交流磁化率测到马氏体相变温度为 2 93K ,反马氏体相变温度为 30 0K ,居里温度大于 370K ,高质量的单晶在发生马氏体相变时观察到变体的择优取向。变体呈斑马条纹状沿 [1 0 0 ]方向排列。这使样品相变时沿 [1 0 0 ]方向收缩 ,反马氏体相变时沿 [1 0 0 ]方向伸长 ,宏观应变达到 2 % ,对应于形状记忆效应 ,且为双程可重复。若在相变时附加 0 .6T的磁场 ,可使应变提高一倍而达到 4% ,为晶格畸变的 6 0 %。固定温度在马氏体相变附近 ,磁场引起的可回复应变达到 5× 1 0 -3 。超过传统大磁致伸缩材料一倍以上 ,这种特性只有在单晶中才能观察到。为此 ,Heusler合金NiMnGa很有可能成为新型的磁驱动功能材料。本工作还观察到晶体生长中的分凝现象 :随晶体的生长 ,Ni和Ga的成分高于原始配料成分 ,并逐渐降低 ,而Mn成分低于原始配料并逐渐升高。