第三章磁场热处理对Ni2MnGa合金性能的影响-有色金属科学与工程.doc

磁场对镍基Ni-Mn-Ga铁磁合金相变温度影响的热力学分析 赵容兵1，赵运才江西恒大高新技术股份有限公司江西理工大学机电工程学院341000 ） 摘要：通过测量磁化曲线、电阻-温度关系和热分析等手段， 考察了磁场对镍基铁磁合金试样Ni-Mn-Ga相变的影响。结果表明：在磁场作用下相变温度升高了约1.5K，具有明显的磁场影响特征。利用马氏体相变热力学理论，研究了磁场对镍基铁磁合金化学自由能和非化学自由能与温度的变化关系，建立了其作用的数理模型，并与实验结果基本吻合。 关键词：磁场；镍基铁磁合金；相变温度；热力学分析 中图分类号：TG156 文献标识码：A Thermodynamic analysis of phase transformation temperature affected by magnetic field on nickel-base Ni-Mn-Ga ferromagnetic alloy Zhao Rongbing1, Zhao Yuncai2 (1. Jiangxi Heng-Da Hi-tech Industry Co. Ltd., Nanchang 330096 China; 2. College of Mechanic And Electronic Engineering; Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou 341000 China） Abstract:By measuring magnetization curve, temperature dependence of the resistance, and thermal analysis, nickel-base ferromagnetic alloy Ni-Mn-Ga was investigated for phase transformation temperature affected by magnetic field. The results show that applied magnetic field can increase phase transformation temperature 1.5K with distinctive behavioral affected by field. Meanwhile, thermodynamic theory of martensitic phase transformation is applied to study temperature dependence of the chemical free energy and nonchemical free energy on nickel-base ferromagnetic alloy; a mathematical model is built and agrees well with experimental result. KEY WORDS: magnetic field; nickel-base ferromagnetic alloy; phase transformation temperature; thermodynamic analysis 0引言 镍基铁磁合金作为一种新型的软磁材料，正在许多领域内得到日益广泛的应用，如作为传感器的NiMnGa、NiFeGa、NiCoA1、NiFeMnGa、NiFeCoGa等磁致伸缩材料[1-4]。然而，和实际应用密切相关的一个重要问题是材料相变温度受磁场影响的问题。 本文作者认为镍基铁磁合金相变温度可能与磁场有着密切的联系。为此，本工作通过测定Ni-Mn-Ga镍基铁磁合金在磁场中相变温度的改变，并根据铁磁学的有关原理进行热力学计算分析，从中了解自由能差为相变驱动力对母相和马氏体相自由能相等时的平衡温度的影响；同时结合对化学自由能和弹性应变能是可逆性及塑性应变能的不可逆性过程的分析，以期找到马氏体与母相之间的化学自由能变化与温度之间的某种联系，这有可能为弄清磁场影响镍基铁磁合金相变温度的物理机制，以及为如何通过合金化而研究和开发出具有磁致伸缩效应的性能优异的镍基铁磁合金提供理论依据。 1实验方法 试样制备 本实验采用常用的镍基铁磁合金Ni-Mn-Ga作为试样。 首先，将Ni52Mn24Ga23多晶试样制作成尺寸为3×3×3mm的小块作为磁化曲线测量备用。其次，电阻-温度关系测量，相变样品采用Ni52Mn24Ga23多晶，试样尺寸为80×2×0.8mm。由于钮扣锭尺寸限制，我们将同一成分的两个40mm长试样通过银焊连接起来而得。最后，示差扫描量热法热分析测量样品使用10mg左右的合金碎屑。 检