Ферромагнетики с памятью формы - фазовые переходы и функциональные свойства (1097950), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Так, в сплаве Ni50Mn36Co1Sn13, в1.0котором наблюдается обратный МКЭTAMΔTad (K)0.5ОхлаждениеATC0.0Ni50Mn36Co1Sn13величинаΔTadнепревышала 1,2 К, что сопоставимо сΔH = 1.9 TTMA-1.0магнитного поля), экспериментальноизмереннаянагрев-0.5(т.е. образец охлаждается при вводе175 200 225 250 275 300 325 350T (K)Рис. 17. Температурные зависимости ΔTad вNi50Mn36Co1Sn13, измеренные при нагреве иохлаждении образца. TCA – температураКюри аустенита, TAM и TMA – температурыпрямого и обратного мартенситногопревращений, соответственноΔTad в точке Кюри аустенитной фазыTCA. Как видно из рис. 17, обратноемартенситноепревращениеTMAсопровождается резким пиком ΔTad, втовремямартенситномадиабатическоекакприпрямомпревращенииTAMизменениетемпературы демонстрирует толькослабую аномалию. Различие в поведении ΔTad при TMA и TAM обусловлено преждевсего термодинамикой мартенситных превращений.
А именно, из-за разности втемпературных интервалах стабильности аустенитной и мартенситной фаз, вмагнитных полях H ≤ 1,9 Тл магнитоиндуцируемый структурный фазовый переходнаблюдается только в случае обратного перехода. Таким образом, ΔTad, измеренноепри отогреве, имеет вклад как от магнитной, так и от структурной подсистем, в товремя как величина ΔTad, измеренная при охлаждении, определяется толькомагнитной подсистемой.В разделе 3 описаны особенности магнитокалорического эффекта вокрестности магнитоструктурных фазовых переходов 1-го рода при циклическомвводе-выводе внешнего магнитного поля. Поскольку магнитное охлаждениеявляется циклическим процессом, в сплавах Ni2+xMn1-xGa и Ni50Mn36Co1Sn13проводились измерения ΔTad при1.5циклическомNi50Mn36Co1Sn13магнитного301.41K315.64K324.63K333.50K341.60KΔTad (K)1.0вводе-выводеполя.выраженныегистерезисныеявления ΔTad, наблюдавшиеся вNi2+xMn1-xGa0.5впрямогоокрестностимартенситногопревращения и в Ni50Mn36Co1Sn13(a)0.0Ярко(рис.
18) в окрестности обратного-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0H (T)переходабылиотнесенынеобратимому284.76K287.60K293.09K295.66K298.27KΔTad (K)0.50.0Ni50Mn36Co1Sn13кхарактерумагнитоиндуцированных мартен-(б)ситных переходов в этих сплавах.Heating protocol1-0.5В заключении сформулированы-1.0основные324результатыдиссертационной работы:-1.5-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0H (T)1.Рис. 18. Полевые зависимости ΔTad визмеренныеприNi50Mn36Co1Sn13,циклическомвводе-выводевнешнегомагнитного поля (а) в окрестностимагнитного фазового перехода 2-го рода(точки Кюри аустенита TCA) и (б) вокрестностисвязанногомагнитоструктурного фазового перехода 1-го родаВрезультатесистематическихисследованийфазовыхпереходовсплавоввсистемеNi2+xMn1-xGaбылообнаруженоразнымифазовыхчетыреобластиспоследовательностямипереходов.Широкий(0,18 ≤ х ≤ 0,27) композиционныйинтервал,вкоторомреализуетсямагнитоструктурныйфазовыйпереход«парамагнитный аустенит ↔ ферромагнитный мартенсит» обусловлен влияниемобъемной магнитострикции на параметры кристаллической решетки.
Предложенафизическая модель, на основе которой развита теория, хорошо объясняющаяособенности фазовой диаграммы данных сплавов.2. Обнаруженои исследовано новоеявление: частичная стабилизациямартенсита в высокотемпературных сплавах с эффектом памяти формы, котороеприводит к аномальному протеканию прямого и обратного термоупругогомартенситного превращения. Двухступенчатый характер прямого и обратногомартенситного превращения возникает из-за сосуществования метастабильного (вкоторомконфигурациякристаллографическойточечныхсимметриидефектоврешетки)неиудовлетворяетстабилизированногонизкотемпературным старением (в котором конфигурация точечных дефектовсоответствует кристаллографической симметрии решетки) аустенита и мартенсита,соответственно.3. Фазовые переходы в тонких (субмикронных) пленках ферромагнетиков спамятью формы Ni-Mn-Ga зависят от толщины пленки.
Эта зависимостьобусловлена влиянием полей напряжений, генерируемых при отжиге пленок,осажденных на подложку, на температуры фазовых переходов.4. В сплавах Ni-Mn-Ga обменные взаимодействия в мартенситной фазебольше обменных взаимодействий в аустенитной фазе. Оценки, сделанные наосновании магнитных измерений и анализа фазовой диаграммы сплавов Ni2+xMn1xGa,показывают, что виртуальная температура Кюри мартенситной фазы TCM на~50 К больше виртуальной температуры Кюри аустенитной фазы TCA.5.Впервыеэкспериментальнодоказано,чтонизкотемпературнаямартенситная фаза с нулевой спонтанной намагниченностью в сплавах Ni-Mn-Inявляетсяпарамагнитной,анеантиферромагнитной.Такимобразом,вферромагнетиках с памятью формы Ni50Mn25+xZ25-x (Z = In, Sn) реализуетсяуникальный магнитоструктурный фазовый переход их высокотомпературнойферромагнитной в низкотемпературную парамагнитную фазу.6.
Исследованы магнитодеформации в спеченных порошках и поликристаллахферромагнетиков с памятью формы Ni-Mn-Ga. Изменение линейных размеровобразцов при приложении магнитного поля происходило за счет смещениятемпературы мартенситного перехода. Была достигнута магнитодеформация 0.12%во внешнем магнитном поле 5 Тл.7. Проведены комплексные исследования магнитокалорического эффекта(изотермическогоизменениямагнитнойэнтропии ΔSm иадиабатическогоизменения температуры ΔTad) в сплавах Ni-Mn-Z (Z = Ga, Sn) со связаннымимагнитоструктурными фазовыми переходами. Обнаружено, что в этих сплавахоценка адиабатического изменения температуры, проведенная из данных для ΔSm итеплоемкости, приводит к завышенным значениям ΔTad по сравнению сэкспериментальноизмеренным.Эторазличиеобусловленомагнитнойнеоднородностью в области магнитоструктурного перехода и различием ввиртуальныхтемпературахКюривысоко-инизкотемпературнойфаз.Необратимый характер ΔTad, наблюдавшийся экспериментально при циклическомвводе – выводе магнитного поля вызван термодинамическими особенностямитемпературно- и магнито-индуцированными мартенситными превращениями.Цитируемая литература[1] Kainuma R., Imano Y., Ito W., Sutou Y., Morito H., Okamoto S., Kitakami O., Oikawa K.,Fujita A., Kanomata T., Ishida K.
Magnetic-field-induced shape recovery by reverse phasetransformation // Nature. – 2006. – V. 439. – P. 957-960.[2] Moruzzi V.L., Marcus P.M. Antiferromagnetic-ferromagnetic transition in FeRh // Phys. Rev.B. – 1992. – V. 46. – P. 2864-2873.[3] Kaneko T., Kanomata T., Shirakawa K. Pressure effect on the magnetic transitiontemperatures in the intermetallic compounds Mn3MC (M=Ga, Zn and Sn) // J.
Phys. Soc. Jpn. –1987. – V. 56. – P. 4047-4055.[4] Sozinov A., Likhachev A.A., Lanska N., Ullakko K. Giant magnetic-field-induced strain inNiMnGa seven-layered martensitic phase // Appl. Phys. Lett. – 2002. – V. 80. – P. 1746-1748.[5] Gschneidner K. A., Jr., Pecharsky V. K., Tsokol A. O. Recent developments inmagnetocaloric materials // Rep. Prog. Phys. – 2005. – V. 68. – P. 1479-1539.[6] Webster P.J., Ziebeck K.R.A. Heusler alloys. // Landolt-Börnstein New Series. – 1988. – V.III/19c. – P.
75-185.[7] Webster P.J., Ziebeck K.R.A., Town S.L., Peak M.S. Magnetic order and phase transition inNi2MnGa // Philos. Mag. B. – 1984. – V. 49. – P. 295-310.[8] Ren X., Otsuka K. Origin of rubber-like behavior in metal alloys // Nature. – 1997. – V. 389.– P.579-582.[9] Zheludev A., Shapiro S.M., Wochner P., Schwartz A., Tanner L.E.
Phonon anomaly, centralpeak, and microstructures in Ni2MnGa // Phys. Rev. B. – 1995. – V. 51. – P.11310-11314.[10] Opeil C.P., Mihaila B., Schulze R.K., Manosa L., Planes A., Hults W.L., Fisher R.A.,Riseborough P.S., Littlewood P.B., Smith J.L., Lashley J. C. Combined experimental andtheoretical investigation of the premartensitic transition in Ni2MnGa // Phys. Rev. Lett. – 2008.
–V. 100. – P.165703.[11] Lee Y., Rhee J.Y., Harmon B.N. Generalized susceptibility of the magnetic shape-memoryalloy Ni2MnGa // Phys. Rev. B. – 2002. – V. 66. – P. 054424.[12] Абрикосов А.А. Основы теории металлов. – М.: Наука, 1987.[13] Chernenko V.A., L’vov V.A., Zagorodnyuk S.P., Takagi T. Ferromagnetism ofthermoelastic martensites: Theory and experiment // Phys. Rev. B. – 2003. – V. 67. – P.
064407.[14] Brown P.J., Gandy A.P., Ishida K., Kainuma R., Kanomata T., Neumann K.-U., Oikawa K.,Ouladdiaf B., Ziebeck K.R.A. The magnetic and structural properties of the magnetic shapememory compound Ni2Mn1.44Sn0.56 // J. Phys.: Condens. Matter. – 2006. – V. 18. – P. 22492259.[15] Murray S.J., Marioni M., Allen S.M., O’Handley R.C., Lograsso T.A. 6% magnetic-fieldinduced strain by twin-boundary motion in ferromagnetic Ni–Mn–Ga // Appl. Phys.
Lett. – 2000.– V. 77. – P. 886-888.[26] Pecharsky V.K., Gschneider K.A., Jr., Pecharsky A.O., Tishin A.M. Thermodynamics of themagnetocaloric effect // Phys. Rev. B. – 2001. – V. 64. – P. 144406.[17] Кокорин В.В., Черненко В.А., Вальков В.И., Коноплюк С.М., Хапалюк Е.А.Магнитные превращения в сплаве Ni2MnGa // ФТТ. – 1995. – Т. 37. – С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
