高择优双取向NiCoMnIn合金微米丝制备及变体训练微观机制研究

受磁场诱发可逆马氏体相变机制驱动的NiCoMnIn系合金表现出大磁致应力和应变输出特点。制备功能行为优异、性能稳定可靠、价格相对低廉的多晶材料，对以NiCoMnIn为代表的磁控功能材料的实际应用具有重要意义。申请人及所在课题组前期工作证实：1）奥氏体凝固过程中，晶体生长最快方向为<001>；2）单轴应力可使反铁磁马氏体变体择优排布；3）磁场"训练"，不但可改善反铁磁马氏体变体内部弹性应变分布，而且可诱发反铁磁马氏体变体择优排布。本申请拟通过铜辊"甩丝"，经强磁场热处理配合外场"训练"的手段控制材料微结构，制备高择优双取向（即奥氏体与马氏体均高度择优取向的）NiCoMnIn合金微米丝材料；利用同步辐射高能X射线实验技术，实时监控材料多场（温度场、磁场、应力场）耦合作用下包括反铁磁马氏体变体择优取向、晶间应力配分在内的微结构演化，为精确控制材料微结构的工艺设计及提高材料功能行为提供指导。

本项目的工作主要是利用铜辊抽丝法和玻璃包覆法，以具有磁驱相变特征的NiCoMnIn合金为对象，研究合金微米丝的制备工艺及其磁驱相变功能。通过调整工艺参数，利用铜辊抽丝法制备出直径约50微米，长度约1厘米的合金丝；利用玻璃包覆法制备出直径约100微米，长度约50厘米的合金丝。研究了过冷度和热处理对合金微观组织和相变行为的影响，发现大过冷导致贫In的枝晶出现，基体电子浓度降低，抑制马氏体相变；适当的热处理可使马氏体相变恢复。在退火后的微米丝中获得了2.6 K/T的磁驱相变功能。上述成果已在SCI期刊发表论文6篇，包括《Applied Physics Letters》2篇，《Europhysics Letters》1篇；国际会议特邀报告2次；授权国家发明专利1项。