Ni51Mn25．5Ga23．5单晶大的自发相变应变和磁感生应变.pdfVIP

2008年4月 重庆师范大学学报(自然科学版) Apr．2008 第25卷 第2期 Journal of Chongqing Normal University(Natural Science) Vo1．25 No．2 Ni51 Mn25 Ga23 单晶大的自发相变 ． 5 ． 5 应变和磁感生应变 游素琴，武 亮，孔春阳，马 勇，杨晓红，崔玉亭 (重庆师范大学物理与信息技术学院，重庆400047) 摘 要：通过交流磁化率、电阻、有无磁场下的马氏体相变应变测量，研究了Ni Mn ． Ga2 单晶的马氏体相变和磁 感生应变特性。伴随马氏体相变，该单晶展现出一个应变量高达一1．62％的自发双向形状记忆效应。采用磁场下冷 却的方法，在材料的马氏体相获得了一个量值高达一1．5％且可逆的磁感生应变，该值近似为零场下冷却测量得到 的磁感生应变的2倍。根据单晶生长机制和NiMnGa合金形状记忆特性，对上述结果进行了讨论。 关键词：马氏体相变；形状记忆效应；磁感生应变 中图分类号：TG139 ．6 文献标识码：A 文章编号：1672-6693(2008)02-0057-05 正配分比Ni MnGa室温母相为L2 立方结构， 氏体相，再去除磁场)，在材料的马氏体相获得了一 材料的居里温度在376 K附近；降低温度，在202 K 个量值高达一1．5％且可逆的磁感生应变，该值近似 发生马氏体相变，形成四方结构马氏体；随后升高温 是零场下冷却测量得到的2倍。对此结果，依靠单 度，马氏体相又可以通过逆相变转变成母相，两个相 晶生长机制和材料的形状记忆特性，给出了较为系 变的热滞后大约为l0 K。如果适当改变材料的组 统的解释。 分，在仍保持材料L2 晶体结构不变的情况下，其马 1实验 氏体相变温度 可在很大的温度范围内变化¨引。 由于该材料除具有磁场控制的形状记忆效应外，还 合金的原料是纯度为99．95％的Ni、Mn和Ga 具有非常大的磁感生应变，是新型磁驱动记忆的候 单质金属。组分为Ni Mn． Ga ． 的单晶样品，利 选材料，因此成为材料学界和凝聚态物理学界研究 用MCGS-3设备，采用提拉法在高纯氩气中沿晶体 的热门之一。多年来，人们对该材料的磁性起源、晶 母相的[001]方向生长。其生长参数：生长速率为 体结构、形状记忆效应等进行了一系列的研究 引。 15～30 mm·h～，籽晶杆转速为30 rpm。样品用电 重点集中在探索如何获得大的形状记忆效应的形变 弧线切割方法切成长轴方向为[001]取向，侧面为 量和磁感生应变量的条件，以及提高材料的马氏体 (100)面的2×5×12 mm 的薄片用于应变测量，单 相变温度的研究等方面，并取得了较好的研究结 晶的取向由X射线背反射Laue法确定。然后，对待 果 。本文通过调整材料的组分，在用提拉法生 测的样品进行如下两步退火工艺处理：1)为了得到 长Ni Mn Ga． 单晶的基础上，对制备的材料采 高有序单晶，样品在800 oC下真空退火1 d；2)再把 用两步退火工艺处理，然后利用多种测量手段对材 样品快速冷却到500 oC，在该温度再退火4 d，第二 料的物性进行了表征。结果发现，这种两步热处理 次退火是为了消除第一次退火后快速冷却在晶体内 后的材料展示出一个高达一1．62％的自发双向形状 引起的杂散内应力。应变测量采用标准形变电阻方 记忆效应形变量；采用在恒定磁场下冷却的方法 法，测量方向沿样品的[001]方向(单晶生长方向)。 (