面内应变对外延生长Ni-Mn-Ga薄膜中7M马氏体变体数量的影响及其机理研究
批准号:
51601033
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
杨波
依托单位:
学科分类:
金属材料设计、计算与表征
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹晓晴、刘婷婷、梁初军、王康
中文摘要
外延生长Ni-Mn-Ga薄膜是微纳传感器和驱动器中的优选材料。外延生长Ni-Mn-Ga薄膜7M马氏体变体的数量是决定其能否获得大磁致应变性能的关键,且对薄膜所受的应变状态非常敏感。本项目拟利用(001)取向的PIN-PMN-PT基板制备外延生长Ni-Mn-Ga薄膜,研究施加电致应变对减少外延生长Ni-Mn-Ga薄膜7M马氏体变体数量的作用;利用晶体学计算分析描述电致应变作用下7M马氏体变体的演变过程,探讨面内应变对外延生长Ni-Mn-Ga薄膜7M马氏体变体数量的影响规律;阐明面内应变对减少外延生长Ni-Mn-Ga薄膜中7M马氏体变体数量的作用机理;最终获得由一个7M马氏体变体或者两个互为II型孪晶关系的7M马氏体变体组成的外延生长Ni-Mn-Ga薄膜,以期为外延生长Ni-Mn-Ga薄膜走向实用奠定理论和技术基础。
英文摘要
Epitaxial Ni-Mn-Ga thin films are the promising candidate materials for the magnetic controlled micro/nano sensors and actuators. The number of 7M martensite variants in epitaxial Ni-Mn-Ga thin films is the crucial for achieving large magnetic field induced strain. It is also sensitive to the strain status of epitaxial Ni-Mn-Ga thin films. In order to investigate the role of in-plane strain of the number of 7M martensite variants, the present work will employ (001) orientated PIN-PMN-PT monocrystal as the substrate for epitaxial Ni-Mn-Ga thin films. The evolution of 7M martenstie variant number under different electric field induced strain will be analyzed via the crystallographic calculation. Based on experimental results and crystallographic calculation, the mechanism of reduction of 7M martensite variant number by applying in-plane strain will be clarified. Finally, the epitaxial Ni-Mn-Ga thin film with one or two twin-related 7M martensite variants will be achieved. The investigation mentioned above would offer theoretical and technical fundaments for the application of epitaxial Ni-Mn-Ga thin films the magnetic controlled micro/nano sensors and actuators.
外延生长Ni-Mn-Ga铁磁形状记忆合金薄膜是智能传感驱动、新型固态制冷、高频热能收集和高效热磁发电等诸多微机电系统的优选材料之一。然而,由于Ni-Mn-Ga薄膜中存在多种不同晶体学取向马氏体变体,严重增加了磁场诱发马氏体变体再取向的阻力,导致尚未在外延生长Ni-Mn-Ga薄膜中获得与单晶块体相媲美的磁致应变。对外延生长Ni-Mn-Ga薄膜的微观组织进行调控及减少不同晶体学取向马氏体的变体种类已经成为研究热点。本研究采用调控薄膜合金成分、薄膜厚度、种子层厚度及施加电致应变等方式改变薄膜所受面内应力状态,系统研究了面内应力对薄膜中七层调制马氏体(7M)的微观组织、变体数量的影响。发现薄膜的自协调马氏体微观组织存在两种典型的马氏体变体团(X型和Y型),自协调马氏体组织中可出现6个马氏体变体团(X型区域4个,Y型区域2个)。施加面内拉应力有利于Y型马氏体变体团的形成,而面内压应力有利于X型马氏体变体团的形成。Y型区域马氏体变体团的磁滞回线呈现出台阶状,即,存在一个磁化强度的跳跃现象。利用磁光克尔显微镜对Y型区域7M马氏体的微观组织和磁畴表征发现,其磁滞回线上的磁化强度跳跃现象归因于磁畴移动而并不是磁场诱发马氏体变体重取向。本研究不仅阐明了面内应变减少外延生长Ni-Mn-Ga中7M马氏体变体数量的机理,而且同时为外延生长Ni-Mn-Ga薄膜的应用奠定了理论和技术基础。以上研究成果发表论文22篇,申请专利5项,授权5项,国际会议报告2次。
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Giant low-field magnetocaloric effect in Si alloyed Ni-Co-Mn-In alloys
Si 合金 Ni-Co-Mn-In 合金中的巨低场磁热效应
DOI:
10.1016/j.scriptamat.2018.09.029
发表时间:
2019-01-15
期刊:
SCRIPTA MATERIALIA
影响因子:
6
作者:
[Li, Zongbin, Dong, Shuya, Zuo, Liang]
通讯作者:
Zuo, Liang
Highly Thermally Conducting Polymer-Based Films with Magnetic Field-Assisted Vertically Aligned Hexagonal Boron Nitride for Flexible Electronic Encapsulation
用于柔性电子封装的具有磁场辅助垂直排列六方氮化硼的高导热聚合物基薄膜
DOI:
10.1021/acsami.9b06062
发表时间:
2019-05-15
期刊:
ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
影响因子:
9.5
作者:
[Yuan, Jie, Qian, Xitang, Liu, Zhi-Quan]
通讯作者:
Liu, Zhi-Quan
Large elastocaloric effect driven by stress-induced two-step structural transformation in a directionally solidified Ni55Mn18Ga27 alloy
定向凝固 Ni55Mn18Ga27 合金中应力诱导的两步结构转变驱动的大弹热效应
DOI:
10.1016/j.scriptamat.2019.01.014
发表时间:
2019
期刊:
Scripta Materialia
影响因子:
6
作者:
[Dong Li, Zongbin Li, Jiajing Yang, Zhenzhuang Li, Bo Yang, Haile Yan, Dunhui Wang, Long Hou, Xi Li, Yudong Zhang, Claude Esling, Xiang Zhao, Liang Zuo]
通讯作者:
Liang Zuo
Large low-field magnetocaloric effect in a directionally solidified Ni50Mn18Cu7Ga25 alloy
定向凝固Ni50Mn18Cu7Cu25合金中的大低场磁热效应
DOI:
10.1016/j.intermet.2017.05.002
发表时间:
2017
期刊:
Intermetallics
影响因子:
4.4
作者:
[Zongbin Li, Zhenzhuang Li, Bo Yang, Yudong Zhang, Claude Esling, Xiang Zhao, Liang Zuo]
通讯作者:
Liang Zuo
Microstructural Feature and Magnetocaloric Effect of Mn50Ni40.5In9.5 Melt-Spun Ribbons
Mn50Ni40.5In9.5熔纺带材的显微组织特征及磁热效应
DOI:
10.3390/cryst7100289
发表时间:
2017
期刊:
Crystals
影响因子:
2.7
作者:
[Yiqiao Yang, Zongbin Li, Zhenzhuang Li, Jiajing Yang, Bo Yang, Yu Dong, Haile Yan, Yudong Zhang, Claude Esling, Xiang Zhao, Liang Zuo]
通讯作者:
Liang Zuo
共 23 条
a轴取向MnCoSi基合金的马氏体变体组态调控与低温磁致伸缩性能研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:杨波
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依托单位:
外延生长Ni-Mn-Ga薄膜的马氏体相变与磁化行为机理研究
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批准号:52071071
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2020
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负责人:杨波
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依托单位:
国内基金
海外基金