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A first-principle assisted framework for designing high elastocaloric Ni-Mn-based magnetic shape memory alloy

Journal of Materials Science & Technology 2023年第3期134卷 151-162页

作者： Xiao-Ming Huang Ying Zhao Hai-Le Yan Shuai Tang Yiqiao Yang Nan Jia Bo Yang Zongbin Li Yudong Zhang Claude Esling Xiang Zhao Liang Zuo Key Laboratory for Anisotropy and Texture of Materials(Ministry of Education) School of Material Science and EngineeringNortheastern UniversityShenyang110819China State Key Laboratory of Rolling and Automation Northeastern UniversityShenyang110819China Analytical and Testing Center Northeastern UniversityShenyang110819China Laboratoire d’Étude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux(LEM3) CNRS UMR 7239Universitéde Lorraine57045 MetzFrance

A large adiabatic temperature change(△T_(ad))is a prerequisite for the application of elastocaloric ***,a large volume change ratio(△V/V_(0))during martensitic transformation is favorable to enhance△T_(ad).However,the design or prediction of△V/V_(0)in experiments is a complex task because the structure of martensite changes simultaneously when the lattice parameter of austenite is tuned by mod-ifying chemical *** far,the solid strategy to tailor△V/V_(0)is still urgently *** this work,a first-principles-based method was proposed to estimate△V/V_(0)for Ni-Mn-based *** this method,the substitution of Ga for In is found to be an effective method to increase the value of△V/V_(0)for Ni-Mn-In *** with the strategies of reducing the negative contribution of magnetic en-tropy change(via the substitution of Cu for Mn)and introducing strong crystallographic texture(through directional solidification),an outstanding elastocaloric prototype alloy of Ni_(50)(Mn_(28.5)Cu_(4.5))(In_(14)Ga_(3))was fabricated *** room temperature,a huge△T_(ad)of-19 K and a large specific adiabatic temperature change of 67.8 K/GPa are *** proposed first-principle-assisted framework opens up the possibility of efficiently tailoring△V/V_(0)to promote the design of advanced elastocaloric refrigerants.

关键词： Magnetic shape memory alloy Elastocaloric effect First-principles calculation Martensitic transformation volume change ratio

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