半Heusler形状记忆合金Ni50-xMn38＋xSb12的磁卡效应研究.pdfVIP

第27卷第2期 沈阳师范大学学报 (自然科学版) V01．27N0．2 2009年 4月 JournaloJ’ShenyangNormalUniversity(NaturalScience) Apr．2009 文章编号：1673—5862(2009)02—0167—04 半 Heusler形状记忆合金 Ni50-xMn38+xSb12的 磁卡效应研究 李晓辉，李彬彬，封文江，邓玉福，周腾蛟 (沈阳师范大学 物理科学与技术学院，辽宁 沈阳 110034) Mn3 Sb 10 12 Heusler 摘 要：用熔炼和退火的方法制备了Ni50- 8十。， i2(=一 ，，，)半 形状记忆 , r 合金。通过x射线衍射及磁性测量的手段 ，对样品进行 了研究。结果表 明，Ni50一Mn38 Sbl2 (=一1，0，1，2)系列合金均具有两个相变，低温为马氏体结构相变，高温为从铁磁性到顺磁性的 转变。在278K，5T磁场下样品Ni49Mn39Sbl2合金的磁熵变可达21．68J／(kg·K)。 关 键 词：磁卡效应；半Heusler形状记忆合金；马氏体结构相变 中图分类号：TG 139 ．6；O 482．54 文献标志码：A 0 引 言 磁制冷技术具有效率高、能耗低、噪音小且无环境污染的特点，是一种高效的、绿色环保的、具有发 展前景的制冷技术。该技术基于磁制冷材料的可逆磁热效应，又称磁卡效应 (MagnetocaloricEffect， MCE)，实现制冷。因此，寻找巨磁卡效应的磁制冷材料是近来国际上研究的热点之一。许多体系，例 如Gd—si—Ge[¨，Mn—Fe—P一 l，La—Fe—Si[3】及其氢氮化物L4-53，Ni—Mn．GaLl6j等等，都显示出巨磁卡效应。 最近，出现了许多铁磁性半Heusler合金的巨磁卡效应的报导。这类合金在 发生马氏体结构相变， 导致 了磁化强度 的突变。除 了具有形状记忆效应，在 ，附近可得 到大 的磁熵变。据报 导， Ni526Mn231Ga24 ． ． ． 3的相变温度为300K。磁场变化5T时，其最大磁熵变AS 为18J／kg·K7J．在磁场 变化 1．8T时，Ni218Mn082Ga最大磁熵变达到 20．7±1．5J／(kg·K)。Ni0．50Mno．37Sno．13合金在 307K， ． ． 5T的磁场下，其反磁卡效应磁熵变高达 18J／(kg·K) 。NiMnIn合金中也发现了巨磁卡效应 9【J。 在Ni—Mn—x体系中，奥氏体相具有L2结构，即Ni位于角部，而Mn与X交替的占据体心位。对 于Ni50Mn50一Xy(X=Sn，In与Sb)，调整 Mn与X的相对百分比，可产生许多有意义的物理现象，例如 形状记忆效应 【10]，巨磁电阻l11-13]以及巨磁卡效应l9,14]等等。而调整Mn与Ni的百分比，也会产生低场 下的巨磁卡效应 【15-16]。然而，NiMnSb中Mn与 Ni替代的结果未见报导。该项研究在 Ni5(1～Mn38¨ Sb】2(=一1，0，1，2)系列合金中，也发现了大的磁卡效应。当z=1时，该合金在 278K，5T磁场下可 获得 21．68J／(kg·K)的磁熵变。 1 实验过程 采用电弧熔炼法制备Ni5o一Mn38+Sb12(=一1，0，1，2)。按照化学计量配比进行配料。Ni，Mn， Sb的纯度分别为99．5％，99．98％，99．99％。Mn，Sb在熔炼过程中易挥发，配料时分别多加2wt．％和 lOwt．％。在高纯氩气保护下的磁控电弧炉中熔炼样品。熔炼过程中加磁场搅拌，并反复熔炼 3次，确 保