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MnCoGe基合金低磁场驱动变磁性相变及磁致效应研究

批准号:
52061014
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
马胜灿
依托单位:
学科分类:
金属功能材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
马胜灿

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
MnCoGe基合金因其高饱和磁矩和可调控的磁马氏体相变,正成为具有研发潜力的磁性多功能材料,然而过高的相变驱动场和差的力学性能,严重限制了该类合金的研发和应用。研究发现,提高Mn磁矩的不稳定性以增强马氏体相变对磁场的敏感度,有望在低场下实现磁场驱动变磁性相变。因此本项目拟以MnCoGe基合金为研究对象,通过设计合适成分和优化制备工艺提高Mn磁矩的不稳定性,进而降低相变驱动场;采用和低熔点金属(Sn或In等)热压的方法提高合金力学性能。前期预研结果表明,在调节Mn/Co比例的MnCoGe合金中观察到了低场驱动变磁性相变。本项目将对磁场驱动相变的发生规律及其表征和基于磁驱相变机制的磁热、磁致应变和磁电阻等物理效应及潜在应用展开研究;利用中子衍射、同步辐射结合第一性原理计算、相场模拟等手段探究合金磁场驱动相变和相关物理效应的微观机制,为MnCoGe基磁性多功能材料的研发及应用奠定理论和实验基础。
英文摘要
MnCoGe-based alloys are the potential magnetic multifunctional materials due to their high saturation magnetization and controllable magnetic martensitic transformation. However, high critical field to arouse the metamagnetic martensitic transformation and poor mechanical properties strongly limit their research and application fields. Previous studies have shown that low magnetic-filed-driven metamagnetic transformation would be realized by improving the instability of Mn magnetic moment to enhance the sensitivity of martensitic transformation to magnetic field. Therefore, the MnCoGe-based alloys are chosen as the research object in this project. We intend to increase the instability of Mn magnetic moment via designing appropriate chemical composition and optimizing preparation conditions, and accordingly enhance the sensibility of martensitic transformation to applied field, lowering the driving field of phase transition. Meanwhile, the mechanical property will be improved by hot-pressing the MnCoGe-base alloys, undergoing the metamagnetic transformation, with low melting point metals (Sn or In, et. al.). Our preliminary research results indicate that the metamagnetic transformation driven by a low applied field was observed in MnCoGe alloy by controlling the Mn/Co ratio. This project is aimed to investigate the occurrence regularity and characterization of magnetic-field-driven transformation, and associated physical effects and potential applications, based on the magnetic-field-driven transformation, such as magnetocaloric effect, magnetostriction, and magnetoresistance and so on. Meanwhile, in order to lay the theoretical and experimental foundations for the research and application of MnCoGe-based magnetic multifunctional materials, this project will also explore the physical mechanism of the magnetic-field-induced transformation and related physical effects by combining the neutron diffraction and synchrotron radiation techniques with the first-principle calculations and phase field simulation means.
六角体系的MnCoGe/MnNiGe基合金因其高饱和磁矩和可调的磁马氏体相变,正成为具有研发潜力的磁性多功能材料,然而过高的相变驱动场和差的力学性能,严重限制了该类合金的研发和应用。在本项目的资助下,针对MnCoGe/MnNiGe基合金,通过设计合适成分和优化制备工艺提高Mn磁矩的不稳定性,降低相变驱动场;采用和低熔点金属(Sn或In等)热压的方法提高合金力学性能,项目执行过程中也对相关体系的磁相变调控及多重物理性质开展了研究,代表性成果如下:(1)Mn1-xFexNiGe基合金通过二次退火,使得相变前后磁化强度差值增大,二次退火-773K样品在255K时的μ0Hreq、μ0Hcomp和∆M分别为~1.7T,~5.2T和42.53Am2Kg-1;(2)通过与低熔点金属Sn热压制得Mn0.84Fe0.16NiGe/Sn合金材料,负热膨胀温区T=76K内实现大的线性热膨胀系数aL约为-164.7ppm/K;(3)利用Ga助熔剂法制备了MnGaGe单晶,反常霍尔电导从280K时的111Ω-1·cm-1增加到5K时的170Ω-1·cm-1,成为自旋电子器件的潜在材料;(4)研究了Gd4Sb3中大的反常霍尔效应,本征反常霍尔电导率为233Ω-1cm-1,在175K时反常能斯特热电势为0.94μV/K;(5)研究了GdCoC2在热磁曲线中观察到15.6K的顺磁-铁磁相转变和14K的公度-非公度相变,获得拓扑霍尔电阻率在3K下的最大值为0.23μΩ cm;(6)合成了YMn6Sn6-xTix单晶,当Sn被Ti元素取代时,Mn-Mn中间层之间的交换耦合会减少,在该合金中获得了55.7Ω−1cm−1的本征反常霍尔电导值;(7)对Mn1.89Pt0.98Ga1.12多晶合金的磁性与电输运性质进行了研究,5K时获得最大拓扑霍尔电阻率为0.366μΩ·cm。至结题时,在上述几个方面取得了很好的进展,荣获江西省自然科学一等奖1项;发表SCI论文18篇,其中包括Physical Review B 1篇,Applied Physics Letters 3篇;申请国家发明专利3件;培养硕士研究生10名,本科生8名。成果为MnCoGe/MnNiGe基等合金磁相变调控及相关物理性质研究提供了理论和实验依据。
具有磁弹耦合的亚铁磁Mn2Sb基合金磁致应变及各向异性磁电阻研究
  • 批准号:
    51561023
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    马胜灿
  • 依托单位:
Ni-Mn-X(X=In,Sn,Sb)铁磁形状记忆合金的中间相及相关物理性质研究
  • 批准号:
    51261022
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    52.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    马胜灿
  • 依托单位:
国内基金
海外基金