Heusler合金Mn2 NiSi的形状记忆行为和磁性

采用基于密度泛函理论的第一性原理,对 Heusler合金 Mn2 NiSi的电子结构和磁性进行了研究。计算结果表明：从立方结构到四方结构的相变降低了总能量,表明马氏体相是更加稳定的。随着温度的降低, Mn2 NiSi经历了从奥氏体到马氏体的转变,体积几乎不变,表明了该合金具有形状记忆行为。磁基态是亚铁磁,Mn（A）和 Mn（B）磁矩是反平行排列的、并且不等。奥氏体相和马氏体相的总磁矩分别是9．64×10－24 A·m2和2．60×10－24 A·m2。在这两种结构中,Mn（A）和 Mn（B）是 Mn2 NiSi 总磁矩的主要贡献者。根据态密度解释了马氏体相变和磁性的产生。     

第一性原理研究Mn2RhZ(Z=In,Sn, Sb)Heusler合金的磁性形状记忆效应

运用基于密度泛函理论的第一性原理,对3种 Heusler合金Mn₂RhZ(Z=In, Sn, Sb)的原子占位、晶体结构、晶格畸变和磁学性质等性能进行了研究.结果表明, Hg₂CuTi型结构3种Heusler合金相比Cu₂MnAl型结构表现得更为稳定;在由立方结构至四方结构的变形中,Mn₂RhZ(Z=In, Sn, Sb)分别在c/a=1.38,1.29,1.29处出现总能量的最小值,分别对应稳定的马氏体相;Mn₂RhZ(Z=In, Sn, Sb)的总磁矩主要源于Mn原子磁矩,奥氏体相下Mn₂RhSb合金中的2个Mn原子磁矩呈现反平行耦合,表现出铁磁性,而在奥氏体、马氏体相下Mn₂RhZ(Z=In, Sn)以及马氏体相下Mn₂RhSb合金表现出亚铁磁结构,因而Mn₂RhZ(Z=In, Sn, Sb)是潜在的具有磁性形状记忆效应的合金材料.     

Ni_（50-x）Mn_（10＋x）Ga_（30）Cu_（10）系列Heusler合金的结构、马氏体相变和磁性研究

通过实验和第一性原理研究了Ni50-xMn10＋xGa30Cu10（x=0-10）系列Heusler合金的结构、马氏体相变和磁性.实验研究发现,当用Mn原子在化学上替换Ni原子,合金的晶格参数随成分线性增大,相应体系的马氏体相变温度线性降低;理论分析认为,体系合金的单胞尺寸和电子浓度的共同作用使马氏体相变温度随成分变化线性降低直至消失;体系中Mn对Ni原子的替换使交互作用较强的Ni（A,C）-Mn（B）原子对逐渐形成,这增强了磁性原子间总的交换耦合作用,实验观测到体系合金的居里温度随成分逐渐上升.基于KKR-CPA-LDA的第一性原理计算结果表明,在体系合金中Mn原子磁矩始终与Ni原子磁矩保持铁磁排列,且Mn原子为体系分子磁矩的主要贡献者,因此体系合金的分子磁矩随Mn原子数量线性增加,这与实验结果相一致.     

第一性原理研究Heusler合金V_2MnBi和V_2FeBi的半金属性质

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,研究了CuHg2Ti型结构Heusler合金V2MnBi和V2FeBi的电子结构和磁性。发现这两种合金都是典型的半金属亚铁磁材料。本文还阐述了合金V2MnBi和V2FeBi的磁性和半金属性质随晶格参数的变化情况。     

Heusler合金Mn2V0.5Co0.5Al的晶体结构与磁性能研究

本文在三元Heusler合金Mn2VAl的基础上掺杂Co原子得到四元合金Mn2V0.5Co0.5Al,基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势方法结合广义梯度近似(GGA),对四元Heusler合金Mn2V0.5Co0.5Al的电子结构、磁性及半金属特性进行计算.结果表明,Co原子掺入能抑制Mn2V0.5Co0.5A...     

Heusler合金Mn_2NiAl物性的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论架构下的第一性原理方法,对Hg_2CuTi型Mn_2NiAl的能量随四方变形的变化、晶格常数、磁矩、电子态密度、体弹模量等进行了计算.结果表明:i)在四方变形过程中,在c/a接近1及1.24附近各存在一个稳定的状态,分别对应于奥氏体态和马氏体态. ii)在奥氏体和马氏体两态下, Mn_2NiAl的总磁矩主要是由Mn原子提供, A、B晶位Mn原子的磁矩呈现为亚铁磁结构. iii)在奥氏体和马氏体两态下, Mn(A)或Mn(B)原子自旋向上和自旋向下的态密度形成较大的自旋劈裂,产生较大的磁矩.处于不同晶位的两个Mn原子之间的d-d直接交换作用较弱,维持了它们之间的反铁磁耦合,而处于同一晶位的Mn原子之间的铁磁耦合是由Al原子的s电子为媒介的间接交换作用来维持,此即为Mn2NiAl亚铁磁结构形成的机制. iv)Mn_2NiAl的抗压缩性比Ni_2MnGe, Ni_2MnGa和Ni_2MnB的均小.     

Ni-Mn基Heusler合金马氏体相变温度与电子密度的关系

价电子浓度和晶格体积是影响Heusler合金马氏体相变温度的两个主要因素.为了研究Ni-Mn基Heusler合金马氏体相变温度的变化规律,我们利用第三主族元素Al,Ga,In分别对Ni44Mn45Sn11合金中的Sn进行替代研究.实验结果表明：Al,Ga和In与Sn相比具有较少的价电子和较小的离子半径,替代导致合金价电子浓度降低和晶格体积收缩,但马氏体相变温度并不随着价电子浓度和晶格体积单调地上升或下降,价电子浓度和晶格尺寸机制均不能独立地解释Ni44Mn45Sn10R（R=Al,Ga,In和Sn）合金中的马氏体相变温度变化规律.综合价电子浓度和晶格尺寸因素,我们提出用电子密度可很好地解释Ni-Mn基铁磁形状记忆合金体系中马氏体相变温度随着电子密度的升高而升高的变化规律.     

Heusler合金Sc_2VZ(Z=C,Si,Ge,Sn,Pb)半金属铁磁性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)第一性原理的投影缀加波方法 (PAW),结合广义梯度近似(GGA),系统研究了Hg2CuTi型Heusler合金Sc2VZ(Z=C,Si,Ge,Sn,Pb)的电子结构和磁性.研究发现Heusler合金Sc2VZ(Z=Si,Ge,Sn,Pb)在平衡晶格常数下表现出半金属铁磁性,其自旋向上态中的带隙宽度分别为0.345,0.354,0.387和0.173eV.计算得到Sc2VZ(Z=Si,Ge,Sn,Pb)的总自旋磁矩均为整数(3.00μB),符合Slater-Pauling规则.分析能带与态密度发现,半金属带隙的产生主要是由于Sc和V原子d态电子之间强烈的杂化作用所致.同时计算结果也表明,在一定程度的晶格常数变化范围内,Sc2VZ(Z=Si,Ge,Sn,Pb)合金仍能保持其半金属性质.     

形状记忆高熵合金的研究进展与展望

高熵形状记忆合金是将高熵概念引入记忆材料领域而发展起来的新型形状记忆合金,此举打破了传统形状记忆合金成分设计的界限,利用高构型熵概念对形状记忆合金的性能进行优化,具有广阔的研究前景.本文简述了高熵形状记忆合金的研究现状,从成分和性能两方面对高熵形状记忆合金进行分类,同时总结了高熵形状记忆合金的制备方法,简要讨论高熵形状...     

Heusler合金Co_(2-x)Fe_xVAl的电子结构、磁性和半金属性研究

基于密度泛函理论(DFT),使用广义梯度近似(GGA)研究了Heusler合金Co_(2-x)Fe_xVAl在不同Fe掺杂比例x时的电子结构、磁性和半金属性。结果表明,随着Fe掺杂比例x的增加,合金的晶格常数和磁矩均线性降低,分别满足了Vigard和Slater-Pauling规律;当x=1时,CoFeVAl合金的总磁矩与Co_2VAl(x=0)相比降低了50%,虽然费米面处出现了少量的态密度,丧失了半金属性,但其自旋极化率高达90%,仍被认为是一种很好的自旋电子学材料;此外,自旋向下带带隙宽度随x的增加逐渐变小,费米面向导带底移动,这不仅与X位原子间相互作用有关,还可能与Y位原子的轨道位置相关。     

镍钛形状记忆合金压缩力学行为及其密封性能

法兰密封连接是过程工业装置中最常见的可拆连接形式,在保证法兰连接良好的密封性能及长久的使用寿命上,密封新材料的开发和应用具有重要意义。以Ni_(50.9)Ti_(49.1)(原子分数)形状记忆合金为对象,研究其在压缩载荷作用下的力学行为;加工了镍钛合金平垫片,研究密封连接结构泄漏率随预紧力、介质压力及温度的变化规律。试验结果表明:镍钛合金压缩载荷作用下具有超弹性特性,马氏体相变初始应力为270 MPa,不同压紧应力下试样的回弹率都达到99%以上。在恒定预紧力下,随着介质压力的提高,密封连接的泄漏率呈增加的趋势;随着温度的增加,泄漏率呈下降的趋势。最终,依据不同的工况条件获得了最佳的预紧力范围。     

形状记忆合金及其应用

形状记忆合金是近几十年发展起来的一种新型功能材料。本文对Ni-Ti基合金、Cu基合金和Fe基合金的分类、记忆机理、记忆性能以及它们在不同领域的应用进行了评述,并展望了其应用前景。     

形状记忆合金短纤维增强复合材料的热相变行为

基于Eshelby等效夹杂模型和Mori—Tanaka的场平均法，考虑到形状记忆合金材料的强物理非线性和基体材料的弹塑性，发展了增量型的等效夹杂模型．基于该模型，探讨了形状记忆合金短纤维增强弹塑性基复合材料在应力自由状态下的热相变特性，特别研究了基体材料的塑性对复合材料热相变特性的影响．计算结果表明：当基体进入屈服阶段后，在复合材料卸载过程中出现残余应力；弹塑性基体复合材料的特征相变温度偏移随纤维体积分数的变化规律与弹性基体复合材料的变化规律不同，其热相变特性有显著的区别．     

Cu—Zn合金的形状记忆效应

通过扭转法和电阻测量法对Cu-Zn合金的形状记忆效应进行了实验研究。发现在Ms点以上,不存在热弹性马氏体的情况下,由应力诱发马氏体可以引起形状记忆效应。另外,在Ms点以下有热弹性马氏体的情况下,根据实验结果可以证明,应力诱发马氏体在形状记忆效应中仍然起主要作用。     

聚合物的热粘弹性对形状记忆合金作动性能的影响

利用一维变温热粘弹性理论分析聚合物杆,Brinson本构方程描述形状记忆合金,研究了变温场下形状记忆合金与聚合物杆组合结构的作动性能,并与用热弹性理论分析组合结构中聚合物杆的结果进行了比较,分析表明,在一定温度范围内,两种理论计算结果比较接近,当温度大大高于聚合物杆的玻璃态转化温度时,两者结果相差较大,此外,还讨论了粘弹性材料性质、温度效应对组合结构作动性能的影响。     

TiNi形状记忆合金薄膜结晶粒子的长大行为

将采用直流磁控溅射方法制备的TiNi薄膜沉积在玻璃衬底上, 在退火温度为500 ℃时, 应用X射线衍射（XRD）和小角X射线散射（SAXS）研究室温溅射的TiNi合金薄膜结晶粒子的长大行为. 结果表明, 薄膜中的晶化粒子约在前13 min以成核的方式生成, 而在13 min后不断长大, R₃G与退火时间t的关系不完全满足Lifshitz’s动力学理论.      

形状记忆合金超弹性弹簧的设计

基于Ｌｉａｎｇ的模型＾〔２〕对形状记忆合金（ＳＭＡ）弹簧在超弹性范围内的本构关系进行了数值仿真,针对ＮｉＴｉ基合金进行了ＳＭＡ超弹性螺旋弹簧的设计。     

Cu-Zn-Al形状记忆合金的熔炼与加工

简述了Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ记忆合金的熔炼工艺，提出了采用适宜的熔剂、在高频或中频感应炉中熔炼、熔化温度不超过１１５０℃，浇注温度在１０５０～１１５０℃之间．可以获得成分稳定均质的记忆合金。分析了电子浓度为１．４２左右时．最易获得有记忆效应的合金的原因。讨论了Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ记忆合金的加工、退火特点。     

形状记忆合金弹簧变形速度的研究

形状记忆合金 (SMA)弹簧具有形状记忆功能 ,电热驱动时的相变过程中有回复力输出。这种弹簧的回复变形速度先随回复位移的增加而逐渐增加 ,当回复位移接近中间位置时速度达到最大值 ,并在一段位移内保持最大速度不变。此后 ,随回复位移的增加而减小 ,达到记忆长度时速度为零。通过控制电流可控制SMA弹簧的回复变形速度 ,但不能选择过高或过低的电流 ,否则会破坏其记忆功能。在使用SMA弹簧时应选择合适的载荷和拉伸变形长度 ,过大的载荷不仅使其回复变形速度变得很慢 ,而且还会使弹簧产生不完全回复变形 ,从而降低SMA弹簧的循环工作寿命。过大的拉伸变形长度 ,同样也会降低其循环工作寿命。     

Cu-Zn-Sn合金的可逆形状记忆效应

以工业纯金属为原料、配备成化学成分为Cu—28.60%wtZn—5.21%wtSn的合金。对该合金的马氏体转变点进行测量,并研究了热弹性马氏体转变过程和双程形状记忆效应。薄片试样在o℃—100℃之间重复热循环时,试样能反复地自动地变弯和伸直,经过300次热循环,试样的偏转角之差几乎不变。