热处理对Ni_（50.3）Mn_（24.5）Ga_（25.2）单晶预相变特性影响.pdf

李 迪 等 ：热处理对 Nis Mnz“Gaz 单晶预相变特性 的影响 热处理对 Ni Mn24．Ga2 单晶预相变特性的影响 李 迪，钱林建，崔玉亭 GR庆师范大学 物理与电子工程学院，重庆 400047) 摘 要 ： 用提拉法生长的Ni。。Mn。Ga 。单晶样品， 种影响的原因。 在真空中进行 多种形式的热处理。通过测量交流磁化 2 实 验 率曲线，研究 了退火和淬火对 Ni。Mn Ga。．单 晶预 马氏体和马氏体相 变温度的影响。实验表 明退火会 明 制备样品的原料皆为纯度为 99．95 的单质金属， 显降低预 马氏体相 变的温度 ，而对马氏体相 变影响较 Ni、Mn和 Ga单质金属按 Ni Mn 5Ga52的分子式配 小。还发现在 1023K 以下，预马氏体相变会随淬火温度 备，先用电弧炉熔炼成合金 ，然后再采用提拉法制备成 的升高而逐步变得明显 ，而在 1023K 以上，则呈相反 的 单晶。单晶制备所用设备为 MCGS一3设备，晶体生长 趋势。另外，实验还表明，经过 高温淬火后的样品，再次 过程中采用高纯氩气保护 ，单晶生长方向习惯规定为晶 通过一定的退火处理 ，样品将恢复 明显的预马 氏体相变 体的EOO1]方 向。单 晶生长参数为 ：生长速率 15～ 征候。分析表明，热处理是通过改变晶体的 内应力来影 30mm／h，籽晶杆转速 30r／min。测量样品的交流磁化率 响预马氏体相变征候的。 时，所加 的交变测量磁场大小为 40A／m，所用频率为 关键词 ： 预马氏体相变；交流磁化率；退火；淬火 ll7Hz。升降温测量时，加热和冷却速率均为 1．2K／ 中图分类号 ： TB34 文献标识码：A rain。 文章编号 ：1001—9731(2013)08—1159—04 3 结果与讨论 1 引 言 图 1是单晶样品升温过程 中测量得到的交流磁化 Heusler合金 NiMnGa是金属 问化合物，既具有铁 率随温度变化的曲线 。 磁性，又可发生热弹性马氏体相变 ，且马氏体相变应变 量可 由磁场控制 ，在马氏体相该材料还具有较大的磁感 生应变_】_6_，除此之外 ，对 于某些接近正配分 比的材料 ， 在马氏体相变前 ，也会发生一次相变，通常称为预马氏 体相变。一般情况下预马氏体相变引起的宏观应变量 相对马氏体相变引起的要小得多，但是预马氏体相变包 含着非常深刻的物理机制 ，也是人们关注的重要 问题之 一 。 人们 已进行大量 的研 究，如利用超 声l_7]、磁化强 度_8]、中子散射 ]、x射线 叩和模拟计算_1等手段进 行了实验测量和研究，结果表明在预马氏体相变温度附 Fig 1 Temperature dependence of alternating-current 近，材料的各种物理性质有明显 的异常现象 ，如剪切弹 magneticsusceptibilityinthealloymeasureddur— 性常数变小，TA [叩，叩，O]横 向声子模在 7：==0．33处明显 ingheating 变软 ，等等。电子显微镜观察 的结果 ¨】。]发现，发生 的预 从实验曲线上可以看出，在 142K附近，交流磁化率 马氏体相变并非材料的晶体结构发生 了变化，而是材料 曲线发生一个突然向上的变化，这种变化是材料发生逆 的晶格发生扭 曲，整体结构仍保持着立方母相 (奥氏体 马氏体相变的标志。继续升温到219K(即 T 标记处)， 相)的晶格对称性 ，因此，预相变发生后形成晶格扭曲的 交流磁化率曲