应力下MnGa合金体电子性质及磁性质的研究

采用密度泛函理论方法系统研究分析了四方结构MnGa合金体在a轴1GPa应力下的结构、形成、电子性质和磁性质.结果表明,应力下MnGa合金a,b轴晶格参数增大,c轴晶格参数减小,三轴夹角有偏离90°的趋势,晶胞体积增大.Mn-Ga不成键,Mn-Mn之间的强键作用进一步增强,Ga-Ga之间的强键作用消失.Mn-Mn结合键长和Ga-Ga结合键长均减小,而Mn-Ga间距增大,排斥作用减弱.应力下MnGa合金形成焓由-4.85 eV减小到-5.4 eV,其更容易生成.应力下其能带整体向下移动,导带和浅能级价带分布较宽,有效质量较小;深能级价带分布较窄,有效质量较大.自旋向下的电子能带没有带隙,自旋向上的电子能带有0.26 eV的间接带隙.s电子和p电子主要形成导带和浅能级价带,自旋极化较弱,d电子主要形成深能级价带,定域性和自旋极化最强.两种占位的Ga具有近乎相同的电子形态,Ga的s电子和Ga的p电子产生较明显的自旋极化,形成弱的磁性,Ga的d电子主要贡献深能级处的态密度,基本不贡献磁性质.两种占位的Mn主要贡献费米能处的态密度,Mn的d电子自旋极化最强,在费米能级下方Mn1自旋向下的电子态密度远高于Mn2的;在费米能级上方Mn1自旋向下的电子态密度远低于Mn2的.应力下MnGa产生了较明显的磁相变.

Ni_2MnGa合金的价电子结构研究

用"固体与分子经验电子理论"研究了Ni2MnGa合金的价电子结构,研究结果表明,在Ni2MnGa中,Ni的杂化状态为A'种杂化第2阶;Mn的杂化状态为B种杂化第9阶,Ga为A种第9阶杂化.Ni的原子磁矩计算值为3 8666μB,与试验值4μB十分接近.最强的共价键是Ni-Mn键,其上的共价电子对数为0 577,其次为Ni-Ga键,其价电子对数为0 542,其它键上的共价电子对数小于0 2.

外加应力下Ni_2MnGa合金中马氏体孪晶变体再取向动力学的相场模拟

利用相场方法研究Ni2MnGa形状记忆合金中不同连续拉应力方向马氏体孪晶变体的再取向动力学。模拟结果表明:施加应力方向决定体系演化的最终结构和演化路径,沿[100]和[110]方向施加应力分别得到单变体和双变体,而沿[111]方向施加应力,体系依然保持为3种变体。计算了相应的与界面动力学因子和切变模量相关联的孪晶化应力,计算结果与实验结果接近。加载和卸载后2种变体和3种变体之间的组织转化具有可逆性。

MnGa合金体的电子结构与磁性质的研究

基于密度泛函理论方法系统研究了四方结构MnGa合金体的结构、形成、电子结构和磁性质。结果表明,四方MnGa合金晶胞的生成焓为-4.85 eV,高于一些不含d电子的体系。其呈现导体的能带结构,其中d电子主要形成深能级价带,定域性最强。四方MnGa合金存在着明显的自旋极化,靠近费米能级两侧的s电子和靠近费米能级下方的p电子具有较弱的自旋极化。形成浅能级价带和导带的d电子产生高强度的自旋极化,对磁性质贡献较大。Mn的s电子和Mn的p电子自旋极化作用较弱,Mn的d电子形成浅能级价带和导带,自旋极化作用最强。形成深能级价带的Ga的d电子自旋极化作用较弱,不同位置的Ga原子的自旋极化不同。四方MnGa合金体具有净有效磁矩,呈弱的亚铁磁性。

MnGa二元合金等静压电子结构与磁性质的研究

为了研究等静压下非稀土磁性材料MnGa合金的电子结构和磁性质,本文在密度泛函理论计算的基础上系统研究了四方MnGa合金在500 MPa等静压下的晶格结构、生成、自旋电子结构和磁性质。结果表明,四方MnGa合金在500 MPa等静压下更容易生成,呈各向异性压缩性质。合金中异类原子之间的距离较小,同类原子之间的距离较大。四方MnGa合金在500 MPa等静压下的能带结构呈金属性导体型。与Ga的d电子相比,四方MnGa合金中Mn的d电子呈现较高的净磁矩,贡献了体系的剩磁。四方MnGa合金呈现弱的亚铁磁性,在500 MPa等静压下净有效磁矩减小。

磁控形状记忆合金Ni2MnGa的制备与性能研究

本文采用电弧熔炼的方法制备了Ni48.2Mn22.4Ga29.4磁控形状记忆合金,XRD结果表明:该合金室温为面心立方晶体结构.相转变温度分别为Mf=-11℃、Ms=1℃、As=3℃、Af=11℃.随温度的降低,磁场对应变的影响增大,在207K、5KOe下可获得2.1×10-4的应变量.预变形可以使奥氏体开始变温提高.

形状记忆合金Ni_2MnGa材料的磁热效应

利用电弧熔炼法制备了形状记忆合金Ni_2MnGa块体,X射线衍射表明样品的晶体结构为立方晶系的L2_1,利用振动样品磁强计测量了磁化强度M随温度的变化和不同温度下的等温磁化曲线,由dM/dT随温度变化的曲线得到居里温度约为395.5 K,外加磁场等于5.0,10和17 kOe时磁熵变化的最大值出现在388 K,分别为0.5,1.2,1.9 J/kg·K。

外应力及磁场对粘接Ni_(52)Mn_(24.4)Ga_(23.6)合金马氏体相变的影响

真空感应熔炼法制备了多晶Ni52Mn24.4Ga23.6合金,对多晶合金进行了DSC分析和显微组织观察;采用粉末压缩压制的方法制备了粘结Ni52Mn24.4Ga23.6磁体;通过X射线衍射分析,讨论了外应力场和磁场对粘结Ni52Mn24.4Ga23.6磁体马氏体相变的影响。结果表明:外应力能诱发Ni52Mn24.4Ga23.6合金中5M→7M的马氏体间相变,生成具有一定择优取向的7M马氏体;在7M马氏体形核和长大过程中施加磁场,能促使择优生长的7M马氏体变体数增多。

粘结Ni_(52)Mn_(24.4)Ga_(23.6)磁体的马氏体相变特点

真空感应熔炼法制备了多晶Ni52Mn24.4Ga23.6合金,利用粉末压缩压制的方法制备了粘结Ni52Mn24.4Ga23.6磁体。通过DSC,XRD,SEM等手段分析了多晶合金的组织形态、晶粒大小、马氏体转变温度及相变热滞后温度,讨论了外应力场和磁场对粘结Ni52Mn24.4Ga23.6磁体马氏体相变的影响。结果表明:该合金在18℃时发生热马氏体相变,生成5M马氏体;在粘结磁体的制备过程中,在内应力作用下,合金中的5M马氏体发生马氏体间相变,生成具有一定的择优取向的7M马氏体;应力诱发的7M马氏体在180℃保温3h后冷却到室温下时又回复为5M马氏体,但此时5M马氏体保留一定的择优取向;在应力诱发的7M马氏体形核和长大过程中施加外磁场,能进一步促进7M马氏体的择优生长。