山西中北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院　　沈淵　張寶紅*

Co摻雜對NiMnIn磁形狀記憶合金相變性能的影響

山西中北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院沈淵張寶紅*

本文采用電弧熔煉的方法制備了不同Co原子含量摻雜的Ni50Mn37In13磁形狀記憶合金，使用示差掃描量熱儀（DSC）測量合金馬氏體相變的溫度。研究結(jié)果表明：Co原子摻雜改變了合金的價電子濃度和結(jié)構(gòu)，使合金馬氏體相變溫度降低。

磁形狀記憶合金；相變；價電子濃度

引言

近年來，非平衡態(tài)的NiMnX（X=In、Sn、Sb）哈斯勒形狀記憶合金中實現(xiàn)了磁場誘導(dǎo)的馬氏體相轉(zhuǎn)變，引起了科學(xué)家們極大的研究興趣［1］。這種相變的特性使他們表現(xiàn)出數(shù)種新奇的物理效應(yīng)，如磁形狀記憶效應(yīng)［2］、可逆的磁卡效應(yīng)［3］、巨大的磁電阻效應(yīng)［4］和交換偏置效應(yīng)［5］。這些物理效應(yīng)都是基于合金的馬氏體、奧氏體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變過程中伴隨著結(jié)構(gòu)、磁性能的變化。我們通過在Ni50Mn37In13哈斯勒合金中Ni原子位置上摻雜Co原子，研究了其對NiMnIn磁形狀記憶合金相變性能的影響規(guī)律。

1　實驗方法

實驗采用電弧熔煉的方法制備Ni50-xCoxMn37In13（x=0～7. 2）合金。Ni、Co、Mn、In四種元素的純度均為99.99%。按照不同的原子比配料后，放入電弧爐銅坩堝中，熔煉5次獲得成分混合完全的合金鑄錠。為了保證成分的均一性，把合金鑄錠放入管式退火爐中通氬氣在900℃退火24小時。用示差掃描量熱儀（DSC）測量合金相變的溫度。

2　結(jié)果與討論

圖1（a）展示了DSC測試的不同成分合金的相變溫度，可以發(fā)現(xiàn)隨著Co含量的升高，相變溫度逐漸降低。升溫和降溫的曲線峰值沒有完全重合，存在一定的回滯，表明相變是一級相變。圖1（b）為馬氏體轉(zhuǎn)變溫度與價電子濃度的關(guān)系。馬氏體轉(zhuǎn)變溫度隨著價電子濃度的增大而升高，表明Co原子占據(jù)了部分Ni原子的位置，改變了合金的價電子濃度，引起了相變溫度的變化。圖1（c）為馬氏體、奧氏體轉(zhuǎn)變前后熵變化值與Co原子含量的關(guān)系。

在Co原子含量超過6%的合金中，熵變值急劇增加，說明此時相變前后合金的結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化。圖1（a）Ni50-xCoxMn37In13合金的DSC曲線，（b）馬氏體轉(zhuǎn)變溫度與價電子濃度的關(guān)系，（c）相變前后熵值的變化與Co原子含量的關(guān)系。

3　結(jié)論

本文采用電弧熔煉的方法制備了不同成分的Ni50-xCoxMn37In13合金。研究了該合金的馬氏體相變溫度與Co原子含量的關(guān)系。研究結(jié)果表明，Co原子替換部分Ni原子后，改變了合金的價電子濃度和結(jié)構(gòu)。馬氏體相變溫度發(fā)生改變，隨Co原子含量的增加而減小，且Co原子含量超過6%時，相變前后的熵值急劇增大。

［1］鐵磁形狀記憶合金的磁性和馬氏體轉(zhuǎn)變［J］.應(yīng)用物理快報，85（19），4358，（2004）.

［2］磁場通過可逆相變誘導(dǎo)的形狀恢復(fù) ［J］.自然，439（7079），957-960（2006）.

［3］中大的可逆磁卡效應(yīng) ［D］.應(yīng)用物理，40（7），1869-1873 （2007）.

張寶紅