Фазовые переходы и гигантские деформации в сплавах Гейслера во внешних полях

• Автор: Коледов, Виктор Викторович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 254 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Фазовая диаграмма сплавов Гейслера семейства №-Мп-Оа в зависимости от состава

1.1. Общие представления о структуре р - сплавов и мартенситных превращениях на примере сплава М2МпОа

1.2. Магнитные свойства и общая картина фазовых переходов в сплаве >1і2МпСа

1.2.1. Экспериментальные исследования магнитных свойств сплавов №2+хМп1_хОа

1.2.2. Феноменологическое описание фазовых переходов в сплавах Мі2+хМпі_хОа

1.3 Композиционная фазовая диаграмма магнитных и структурных превращений в тройном семействе №-Мп-Оа

1.4. Влияние легирования 36 переходными металлами на свойства сплавов М-Мп-Са

1.5. Обсуждение результатов

2. Влияние внешнего магнитного ноля на мартенситное превращение в сплаве

Гейслера №2МпОа
2.1. Обратимый мартенситный переход по полю в №2+хМп1_хОа (эксперимент)
2.1.1. Мартенситная и магнитная доменные структуры в поликристаллах №2+хМп1.хОа
2.1.2. Влияние магнитного поля на мартенситный переходов поликристаллах Тті2+хМпі_хСіа
2.1.3. Обратимый мартенситный переход по магнитному полю по данным
магнитных и оптических наблюдений
2.2. Теоретическое рассмотрение влияния магнитного поля на мартенситное
превращение в сплавах Гейслера в рамках теории Ландау
2.3. Эксперимент по измерению гигантского магнитокалорического эффекта
в квазиизотермическом режиме
2.3.1. Методика квазиизотермического измерения гигантского магнитокалорического эффекта
2.3.2. Магнитокалорический эффект в сплаве Гейслера МглэМпсшСа с
магнитоструктурным переходом по косвенным и прямым измерениям
2.4. Теоретическое рассмотрение фазовых превращений в сплавах Гейслера
в магнитном поле в рамках кинетической теории
2.5. Обсуждение результатов

3. Эффект памяти формы в магнитном поле в поликристаллах сплавов Гейслера Ni-Mn-Ga:Fe
3.1. Магнитоуправляемый эффект памяти формы в сплаве Ni-Mn-Ga:Fe
3.1.1. Магнитные свойства сплава в Ni-Mn-Fe-Ga в сильных полях
3.1.2. Экспериментальное исследование магнитоуправляемых деформаций в поликристаллах Ni2,i4Mno,8iGaFeo,o5
3.1.3. Теоретическое описание экспериментов по магнитному управления ЭПФ в рамках теории Ландау
3.2. Экспериментальное исследование влияния внешних механических напряжений и магнитного поля на структурное превращение в поликристаллах Ni-Mn-Fe-Ga
3.3. Интерпретация экспериментов по исследованию влияния внешних механических напряжений и магнитного поля на мартенситный переход в поликристаллах
Ni-Mn-Fe-Ga
3.4. Эксперимент по управлению двусторонней памятью формы в поликристалле Ni-Mn-Ga-Fe
3.4. Обсуждение результатов
4. Исследование структуры и физико-механических свойств быстрозакаленных лент
и пленок сплавов Гейслера
4.1. Структура и свойства быстрозакаленных лент сплава Ni-Mn-Ga в зависимости от
степени термообработки
4.1.1. Образцы
4.1.2. Кристаллическая структура по данным электронной микроскопии
4.1.3. Структура зерен, мартенситных двойников и магнитных доменов
быстрозакаленных сплавов по результатам оптических наблюдений
4.1.4. Эффекты неупорядоченности структуры в быстрозакаленном сплаве Ni54Mn2iGa25
по данным измерений электофизических параметров
4.1.5. Магнитные свойства быстрозакаленных лент в зависимости от степени отжига
4.2. Магнитная память формы в быстрозакаленных лентах сплава NiMnGa
4.2.1.Методика эксперимента
4.2.2. Термомеханические свойства
4.2.3. Магнитная память формы в быстрозакаленных лентах Ni-Mn-Ga
4.3. Магнитная доменная структура, термомеханическая память формы и
магнитокалорический эффект в пленках Ni-Mn-Ga, полученных методом
магнетронного напыления на водорастворимую полимерную подложку
4.3.1. Наведенная магнитная доменная структура в пленках
4.3.2. Термомеханические и магнитные свойства пленок Ni-Mn-Ga
4.3.3. Магнитокалорический эффект в пленках Ni-Mn-Ga
4.4. Результаты, выводы и обсуждения
5. Свойства наноструктурированных сплавов Гейслера Ni-Mn-Ga
5.1. Эффект интенсивной пластической деформации на магнитные и
электрофизические свойства сплавов Ni-Mn-Fe:Ga
5.1.1. Образцы и методика измерения
5.1.2. Сравнительное исследование свойств наноструктурированных сплавов
5.1.3. Обсуждение
5.2. Низкотемпературные магнитные свойства наноструктурированных
сплавов Гейслера
5.3. Воздействие интенсивной пластической деформации на быстрозакаленный
сплав Nis4Mn2 iGa2s
5.4. Результаты, выводы и перспективы
6 Влияние ультразвука на мартенситный переход на эффект памяти формы в сплавах Гейслера Ni-Mn-Ga:Fc
6.1. Образцы и экспериментальная методика
6.2. Влияние ультразвука на мартенситный переход и эффект памяти формы
(акустопсевдопластический эффект)
6.3. Акустопсевдопластический эффект в поликристаллах сплавов с эффектом памяти формы при импульсных режимах воздействия ультразвука
6.4. Обсуждение результатов
7. Новые решения для инженерных наук и биомедицинской технологии на основе ферромагнитных сплавов с памятью формы
7.1. Актюаторы
7.2. Сенсоры
7.3. Композитные функциональные материалы с эффектом памяти формы

почти вертикальными кривыми, что вообще характерно для интерметаллидов, в которых свойства часто очень резко зависят от состава.
На фазовой диаграмме бинарного семейства М-ва (рис. 1.2 б) температура упорядочения Р-фазы В2’ - Ь21 при композиции 2й3Оа составляет менее 1000 К. Экспериментальное исследование зависимости температуры этого перехода от степени избытка № - х в разрезе фазовой диаграммы ЕЙг+хМщ.хОа показало, что от х=0 до х = 0,19 температура перехода упорядочения снижается, при увеличении х. Этого и следовало ожидать исходя из того, что сплавы МгМпОа и Мзва в разрезе Ni21.xMti1.xGa занимают крайние точки от х = 0 до х = 1 [56].
Мартенситный переход, который изучается в дальнейшем, это результат температурной неустойчивости р-фазы. Такая неустойчивость в некоторой области концентраций сплавов приводит к спонтанному нарушению его симметричной кубической структуры и формированию низкотемпературной низкосимметричной фазы (одной или нескольких) — мартенсита. Общим для всех р-сплавов является то, что если в них наблюдается мартенситный переход, то имеет место сравнительно малая разница между энергиями высокотемпературной (аустенита) и низкотемпературной (мартенсита) фаз. Поэтому такой структурный (мартенситный) ФП протекает сравнительно плавно, сопровождается двойникованием низкотемпературной мартенситной фазы, и хотя и имеет выраженный скачкообразный характер 1-го рода, но малый температурный гистерезис. Мартенситный переход может протекать в несколько стадий, ему могут сопутствовать различные предпереходные явления и перестройки структуры, сопровождающиеся модуляцией кристаллической решетки. Во многих случаях он имеет термоупругий характер и сопровождается термомеханическими эффектами памяти [22,23].
Природа мартенситного перехода в сплавах связывается с эффектом Яна-Теллера [132]. Этот эффект обусловлен взаимодействием электронной подсистемы и кристаллической структуры, которое может вызывать спонтанные деформации и способствовать структурному превращению. Его проявлению способствует наличие острого пика электронной концентрации вблизи уровня Ферми и высокая симметрия основного состояния (аустенита). В симметричной структуре электронная подсистема оказывается вырожденной. Взаимодействие упругой и электронной подсистем приводит к снятию вырождения и расщеплению уровней основного состояния. Величина выигрыша в энергии при переходе электронов на низшее состояние может превышать избыточную энергию за счет деформации решетки.
Физически это можно понять, если принять во внимание, что вклад в упругую энергию от деформации решетки квадратичен, а вклад в энергию электронной подсистемы