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《Acta Materialia》刊发我院白静团队磁控功能材料研究成果

2020年09月07日 21:27 白静、罗绍华 点击:[]

近日,我院功能材料教研室白静课题组在磁控功能材料领域取得重要研究进展。相关成果发表在冶金金属材料顶刊《Acta Materialia》上。第一作者为东北大学材料科学与工程学院博士研究生梁新增,导师白静副教授和赵骧教授给与了系统地指导。工作得到国家自然科学基金面上项目(Nos. 51771044),河北省自然科学基金面上项目(E2019501061),中央高校基本科研业务费(N2023027),大学2.0学科创新人才引进计划(中国111计划2.0,BP0719037), 辽宁振兴人才计划(批准号:XLYC1802023)资助。具体研究成果参见“Ab initio-based investigation of phase transition path and magnetism of Ni-Mn-In alloys with excess Ni or Mn”。论文相关链接https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.05.049

Ni-Mn-In基变磁形状记忆合金因其优异的综合性能(大输出应变、大输出应力、巨磁热效应和巨磁阻效应等)在磁驱动和磁制冷等方面的应用受到广泛关注,是当今材料学和凝聚态物理领域的研究热点。实验研究表明在Ni-Mn-In合金中,优异的磁致应变效应只存在于调制结构马氏体相中,而非调制NM马氏体相几乎无法获得磁致应变。而且高性能磁热材料不仅需要较大的磁化强度差∆M,还需要满足马氏体转变温度(TM)和奥氏体的居里温度(TC)重叠并且接近室温的条件。因此,通过调节成分来获得Ni-Mn-In全系合金的TM和TC的变化规律以及相关的磁性能势在必行。然而,由于原位结构观察设备较少,且工作量大,成本高,所以至今还没有通过实验结果建立完整的Ni-Mn-In合金成分、马氏体相变温度和相应的马氏体晶体结构之间的对应关系。

该工作通过第一性原理计算和实验相结合的方法系统研究了Ni-Mn-In(Ni24+xMn12In12-x,Ni24+xMn12-xIn12和Ni24Mn12+xIn12-x合金系)全系列合金中奥氏体、6M马氏体和NM马氏体相形成能及其之间的能量差、原子磁矩和总磁矩以及电子结构等信息。避免了“炒菜式”的实验方法,建立了成分-结构-性能之间的关系,填补了包含6M调制马氏体在内的Ni-Mn-In合金(中间)马氏体相变规律和机理研究的空白,为该合金的成分设计和性能优化提供理论依据。

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