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由于环境保护意识的不断加强,近年来磁制冷技术和相关材料的研究成为制冷领域的研究热点。其中对铁磁性半Heusler合金磁卡效应的研究主要集中在Ni-Mn-Ga,Ni-Mn-In和Ni-Mn-Sn三个体系中。本文系统地研究了铁磁性半Heusler形状记忆合金Ni50-xMn38+xSb12 (x =-1,0,1,2)的磁性、磁卡效应及磁电阻,在室温附近得到了大的磁卡效应和磁电阻。
本文采用磁控电弧熔炼法和真空退火法制备了半Heusler形状记忆合金Ni50-xMn38+xSb12(x =-1,0,1,2)系列样品。通过X射线衍射分析了样品的晶体结构及晶格常数。用超导量子干涉仪(SQUID)、物理性能测试仪(PPMS)等设备测量样品的磁性和磁电阻。系统的研究了这一系列合金的磁性、磁卡效应和磁电阻效应。
X射线衍射分析显示Ni50-xMn38+xSb12(x =-1,0,1,2)系列合金均为单相;各样品均具有两个相变,低温为马氏体结构相变,高温为从铁磁性到顺磁性的转变。
Ni50-xMn38+xSb12 (x =-1,0,1,2)合金中产生了大的磁卡效应。在278 K,磁场变化5 T时,Ni49Mn39Sb12最大磁熵变 达到21.68 J/kg?K。这一数值超过了传统的Gd5(Si2Ge2)(18 J/kg?K)。
Ni50-xMn38+xSb12 (x =-1,0,1,2)合金的电阻率在马氏体结构转变处发生突变,这种突变是由马氏体?奥氏体的转变引起的。X =-1时,出现了由负到正的磁电阻变化。最大的负的磁电阻为-12[%]。对于其他两个合金x =0与x =2来说,在高温(奥氏体)与低温(马氏体)均出现了正的磁电阻,分别为16.3[%]与10.7[%]。有关正的磁电阻与从正到负的磁电阻的产生机制仍在探讨中。