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Revealing essence of magnetostructural coupling of ni-co-mn-ti alloys by first-principles calculations and experimental verification

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Rare Metals 2022年第6期41卷 1933-1947页

作者： Zi-Qi Guan Jing Bai Yu Zhang Jiang-Long Gu Xin-Jun Jiang Xin-Zeng Liang Run-Kai Huang Yu-Dong Zhang Claude Esling Xiang Zhao Liang Zuo Key Laboratory for Anisotropy and Texture of Materials School of Material Science and EngineeringNortheastern University.Shenyang 110819China School of Resources and Materials Northeastern University at QinhuangdaoQinhuangdao 066004China State Key Laboratory of Metastable Materials Science and Technology Yanshan UniversityQinhuangdao 066004.China Hebei Provincial Laboratory for Dielectric and Electrolyte Functional Materials.Qinhuangdao 066004 China Laboratoire d'Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux.University of Lorraine Metz 57045France

In this work,the effects of co doping on the magnetostructural coupling transformation of ni_(50-x)co_(x)mn_(50-y)ti_(y)(x=0-15,y=12.5-15)Heusler alloys were systematically investigated through the first-princi-ples calculations and experimental *** cal-culation result indicates that the doped co atoms prefer to occupy the ni *** co atoms tend to flock together in terms of the lowest energy *** the formation energy of the austenite is higher than that of the martensite,the alloys will undergo martensitic transfor-mation for the ni_(50-x)co_(x)mn_(37.5)ti_(12.5)alloys(x=0-12.5).The magnetostructural coupling point of ni_(50-x)co_(x)mn_(37.5)ti_(12.5)alloys is predicted in the vicinity of x=*** on the computational composition ni_(37.5)co_(12.5)mn_(37.5)ti_(12.5),the ni_(36)co_(14)mn_(36)ti_(14)alloy with magnetostructural coupling near room temperature was experimentally developed by simultaneously increasing the ti and co *** largest magnetization change(ΔM)and magnetic entropy changes(ΔS_(m))obtained under magnetic field of 5 T for the martensitic transformation in the ni_(36)co_(14)mn_(36)ti_(14) alloy are about 87.6 A·m^(2)·kg^(-1)and 21 J·kg^(-1)·K^(-1),*** fracture strength and strain for non-textured polycrystalline ni_(36)co_(14)mn_(36)ti_(14)alloy reach 953 MPa and 12.3%,*** results show that the alloy not only possesses a large magne-tocaloric effect but also has excellent mechanical *** addition,the 6 M modulated martensite is evidenced in the ni-co-mn-ti alloys via transmission electron microscopy technique.

关键词： ni-co-mn-ti First-principles calculations Martensitic transformation Magnetostructural coupling Mechanical properties

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一级相变材料磁场-静液压双场作用下的热效应研究

一级相变材料磁场-静液压双场作用下的热效应研究

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中国稀土学会2021学术年会

作者：刘瑶胥智彤杨天子周厚博沈斐然马天宇胡凤霞西安交通大学前沿科学研究院中国科学院物理研究所

在具有一级磁弹/磁结构相变的材料中通过多场驱动其相变有助于获得宽温域,具有大熵变和可逆性的磁热效应。本文分别研究了具有磁弹耦合相变的mncoSi合金,和具有磁结构耦合相变的ni-co-mn-ti合金在磁场和静液压双场作用下的热效应。研究... 详细信息

在具有一级磁弹/磁结构相变的材料中通过多场驱动其相变有助于获得宽温域,具有大熵变和可逆性的磁热效应。本文分别研究了具有磁弹耦合相变的mncoSi合金,和具有磁结构耦合相变的ni-co-mn-ti合金在磁场和静液压双场作用下的热效应。研究发现,对具有磁弹相变的mncoSi合金[1]同时施加磁场和静液压,可以有效的增大其磁熵变。如Fig.1所示,在施加3.2kbar的静液压时,mncoSi合金的磁熵变值从常压下的6.38.9J kgK增加到8.68.9J kgK。我们进一步将mncoSi在双场作用下的耦合热效应进行了量化,发现耦合熵增大是导致mncoSi合金双场作用下熵变增大的直接因素。这一结果也间接表明,通过施加磁场和静液压,可以强化mncoSi合金的磁弹耦合作用。在对具有磁-结构相变的ni-co-mn-ti合金[1]中同时施加磁场和静液压则会使合金的熵变减小。虽然如此,利用合金在磁场作用下相变温度向高温移动,而在静液压作用下磁-结构相变温度向低温移动的特性,我们可以通过设定两种外场的加载流程,可以减小因热滞后导致磁熵变不可逆性,增大可逆磁熵变。具体地,在零压力下加载0-5T的磁场,而后施加1.43 kbar的静液压,随后在该静液压作用下,卸载磁场,ni-co-mn-ti合金的可逆磁熵变从8.9J kgK增加到24.1J kgK。由上述结果可知,在不同体系中施加多场作用产生的热效应具有不同的特征,基于此对不同体系在多场作用下的热效应特征加以利用有助于促进固态制冷材料的应用与发展。

关键词：多卡效应 mncoSi ni-co-mn-ti

来源： cnki会议评论

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