【材料】美国德克萨斯AM大学ActaMaterialia：NiCoMnIn磁性形状记忆合金中成分和晶体排序对铁磁转变影响

　美国德克萨斯 A&M 大学 ActaMaterialia：NiCoMnIn 磁性形状记忆合金中成分和晶体排序对铁磁转变的影响

　【引言】

　Ni-Mn 基变磁性形状记忆合金（MMSMAs）因其独特的性质而备受关注，如传统的形状记忆效应、磁场诱导马氏体相变（MT）、巨磁热效应和大磁阻。许多性质源于铁磁立方体奥氏体和超顺磁性或反铁磁性，非调制的 2M 或调制的（5M，7M）四方马氏体之间的 MT。换句话说，MMSMA 表现出耦合铁弹性和磁转变的磁-结构转变，其中系统的磁状态在冷却时从强铁磁性变为反铁磁/超顺磁态。已经证明磁性有序度在 MMSMA 的 MT 温度中起重要的作用。更具体地，在 NiCoMnIn MMSMA 中，奥氏体的磁有序性的增加（减少）会降低（增加）MT 处的总熵变。该效应导致 MT温度与 TC 和 MS 之间的差异成反比关系。因此，可以通过调整MMSMA 中的磁性排序来调整 MT 温度，从而允许修改马氏体转换特性，例如转换滞后，转换范围和转换抑制程度，或完全抑制MT，从而产生具有潜在独特性质的玻璃化转变行为。

　【成果简介】

　近日，在学 加拿大麦吉尔大学 I. Karaman 教授教授团队（通讯作者）带领下，与 俄罗斯托木斯克国立大学和 美国阿贡国家实验 室合作，研究了不同 NiCoMnIn 合金中奥氏体相变 T C 和该温度与晶体有序性之间的关系以及在 ODO 转变温度以下的二次热处理后的磁性能。然后，T C 用于探测 η L21 的演变并与 MT 温度的演变建立

　关系。工作的主要目的是通过 η L21 与 T C 的变化相关联，可以阐明了造成 MT 对 MMSMA 中二次热处理的高灵敏度的机制。相关成果以题为“Effects of composition and crystallographic ordering on the ferromagnetic transition in NiCoMnIn magnetic shape memory alloys”发表在了 Acta Materialia上。

　【图文导读】

　 图 1 多晶样品的上马氏体点与含量的函数关系

　 多晶 Ni 45 Co 5 Mn 50-X In X at.％固溶热处理的样品，上马氏体点 M S与含量的相关性。Plot 将当前工作材料（红色）获得的数据与文献中发表的数据进行比较（蓝色和绿色）。

　 图 2 多晶样品的热处理

　 （a）通过样品质量和温度速率归一化的量热响应 φ 与温度之间的关系；

　（b）在两个热循环过程中温度导数∂φ/∂T 与温度之间的关系；

　（c）在 0.05T 的恒定磁场下，在单个冷却/加热循环期间总磁化强度的导数∂M/∂T 与温度之间的关系。对于相同的多晶（PC）NiCoMnIn 13.71 磁性形状记忆合金样品（MMSMA），在 1173K下固溶 24 小时（WQ），在 773K 下进行二次退火 0.5 小时，然后水淬。箭头表示温度循环的冷却/加热方向。（b）中的空心圆

　圈表示计算居里温度的峰值温度，居里温度是从这四条曲线的平均值计算出来的（显示在中间）。将该值与从（c）中的热磁化曲线测量的居里温度进行比较。

　 图 3 多晶 NiCoMnInx 变磁性形状记忆合金中奥氏体 TC 的演变

　 图 4 多晶 NiCoMnInx 变磁性形状记忆合金中奥氏体 T C 与二次 HT 温度的关系

　图 5 四种不同 SHT 单晶 Ni 45 Co 5 Mn 36.6 In 13.4 样品的 XRD

　图 6 计算的总有效磁交换参数

　图 7 三种不同组合物的 T C 随 η L21 函数的变化

　【小结】

　总之，奥氏体的居里温度表现出对 L 21 有序度的相关性。通过从头算 DFT 计算验证了这种关系。T C 和 η L21 之间的关系已被用于定性地估计在 ODO 转变温度以下进行二次热处理的有序度的演变。结果表明，有序动力学很快，总的有序度主要取决于二次热处理温度和冷却速度，对于处理时间够长而言，排序受到低温下原子扩散可用的低热能的限制。最后，成分的细微变化对 MT 温度具有强烈影响，并且对铁磁转变具有显着但较小的影响。