因瓦效应和因瓦合金的研究现状.pdfVIP

助 能 材 许 因瓦效应及因瓦合金的研究现状木 沈婕1，一，王晓军1，一，夏天东1，2 (1．兰州理工大学有色金属合金省部共建教育部重点实验室，甘肃兰州730050； 2．兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，甘肃兰州730050； 3．金川集团公司金川集团公司镍钻研究院，甘肃金昌737100) 摘 要：因瓦效应的研究从其发现至今一直方兴未艾， 究其反常的膨胀机理。 但对其反常的热膨胀机理仍未完全清楚。回顾了百余年 2．1反常热膨胀机理 来因瓦效应的研究进程，并对其反常的热膨胀机理研究 纵观其研究历史，对因瓦合金的反常热膨胀机理主 理论及新型因瓦合金的研究进展进行了简要阐述。 要有以下几种理论。 关键词： 因瓦效应；高强度低膨胀合金；高温低膨胀 2．1．1磁致伸缩的热力学理论【2~41 合金 在居里点以上，因瓦合金与一般合金的热膨胀系数 中图分类号： TGl32．1 文献标识码：A 相似，但在居里点以下，会出现反常的低膨胀，如图1 文章编号：1001．973l(2007)增刊．3198—04 所示。这是由于因瓦合金在居里点以下成铁磁性，随合 金饱和磁化强度的变化，相应地发生体积变化，这就是 1 引 言 本征体积磁致伸缩效应。当温度提高时，因瓦合金的饱 绝大多数的金属和合金都是受热时体积膨胀，冷却 和磁化强度急剧下降，并伴随有较大的体积收缩，它抵 时体积收缩，并且大部分纯金属的膨胀系数(0[)都与消了由于原子热振动加剧而产生正常热膨胀的值。此 外，还有一些反铁磁性合金，如Fe．Mn系合金，在奈尔 其熔点成反比。但在化学元素周期表上Fe、Ni、co等 过渡族元素所组成的合金，由于它们的铁磁性，在具有 点温度以下具有反铁磁性，当温度升高时，由于反铁磁 磁性的居里温度(失去磁性的临界温度点，Fe、Ni、Co性造成的体积收缩，抵消了一部分正常的热膨胀，显示 的居里温度分别为1043、63l、1396K)以下表现出反出具有反常的热膨胀特性。 常的热膨胀性；而一些反铁磁性合金，在奈尔温度(反 铁磁性消失的临界温度点)以下也具有反常的热膨胀。 1896年法国物理学家吉欧姆(C．E．Guilaume)首先发现 了Fe65Ni35合金——因瓦合金(invara110y)，并因此获 得了1920年诺贝尔物理学奖，而这种反常的热膨胀特 性也被称为因瓦效应【l】。 自因瓦效应发现至今，大量的科学工作者对其进行 了不懈的研究，目前，研究的热点主要集中在以下两个 Nicontent，％ 方面：一是因瓦合金反常的膨胀机理研究，二是新型的 图l 因瓦效应 因瓦合金的研制。 l TheinVaref绝ct Fig 2．1．2济纳的s．d电子交换学说【2_41 2因瓦效应的研究 在顺磁磁化过程中的各向同性体积伸缩是由铁磁 物质中的强交换作用使体积变化。济纳认为，铁磁物质 从1896～1956年间，冶金材料学家和物理学家一 起从结构相变和唯相理论对因瓦效应的起源进行研究， 中3d层电子的交换作