Mn2基新型铁磁形状记忆合金磁驱马氏体相变行为的研究

磁场驱动马氏体相变特性的发现使铁磁形状记忆合金成为近几年磁性材料领域研究的热点之一。本课题提出了将具有此特性的Ni2MnIn(Sn)材料发展为Mn2NiIn(Sn)新材料的新思路。一方面精细调整成分，探索存在马氏体相变的组分，研究成分变化对马氏体相变和磁性转变的影响规律和机制，开发出既具有传统的形状记忆效应，又具有磁电阻、磁熵等新的应用前景的Mn2基新材料。另一方面，通过掺杂第四组元，改善和提高材料的应用特性。结合第一性原理计算，细致研究成分和原子占位影响各种物性的物理本质。已知这类材料的性质对组分及制备条件十分敏感，本项目将通过改变制备条件，优化处理工艺，通过温度、应力、磁场等外界条件的相互耦合，确定获得优异的具有磁驱相变特性的材料制备准则。并结合铁磁学和马氏体相变理论，揭示各种实验现象的微观机制，为新型铁磁形状记忆合金的开发及应用提供一定指导。

掌握了获得结构单一、原子高有序的Mn2Ni1+xSn1-x (In, Sb)材料的制备方法和处理条件，获得了其存在马氏体相变的组分变化规律，对该系列材料的磁性进行了详细而系统的分析和研究。在正分的该类材料中没有发现他人第一性原理计算预言的形状记忆行为。Mn原子的磁矩也与他人计算结果不一致，而与超精细场实验结果符合得比较好。说明对于该类材料的第一性原理计算还有待进一步完善。另一方面，在第四组元掺杂方面获得了很多优异的性质。在NiMnIn:Fe的特定成分中获得了磁场诱发马氏体相变的特性，并对Fe掺杂引起的磁交换作用变化的物理机制进行了详细研究。在NiMnIn:Sb材料中不加预应力获得了高达1.7%的磁致应变，这是该类多晶材料中目前已报道的最大应变。在NiMnIn:Ga中获得了该系列材料存在马氏体相变的临界晶格，为在该材料中开发新的形状记忆合金提供了一定实验指导。此外，首次在低Mn含量的Ni2+xMnIn1-x合金中发现了形状记忆效应，并且伴随着马氏体相变有明显的变磁性转变以及电阻变化。同时该类材料的相变热滞很小，对于开发磁制冷、磁电阻等极具应用价值的特性有广泛的应用前景。