Fe掺杂对Ni-Mn-Ti全d族Heusler合金马氏体相变和磁性能影响的研究

摘要

Ni-Mn-Ti基全d族Heusler合金因具有良好的力学性能和弹热效应而成为金属功能材料领域的研究热点,然而此类合金具有临界应力和滞后较大的问题限制了其实际应用.有研究学者发现Ni-Mn基合金掺杂Fe不仅可以降低相变滞后,还可以大幅提高合金力学性能.鉴于此,本文采用第一性原理计算系统地研究了Fe掺杂对Ni_(50-x)Mn_(37.5)Ti_(12.5)Fe_(x)(x=3.125,6.25,9.375)全d族Heusler合金的相稳定性、马氏体相变和磁性能的影响.结果表明随着Fe掺杂量的增多,奥氏体的晶格常数逐渐减小;相稳定性随着Fe掺杂量的增加而逐渐降低,但在不同成分下,马氏体始终比奥氏体更稳定,表明合金可以发生马氏体相变.合金的奥氏体相为铁磁性,磁矩主要由Mn原子提供,而马氏体相由于正常占位的Mn(MnMn)原子与占据Ti位的富余Mn(MnTi)原子的磁矩反平行排列而表现为反铁磁性.Fe取代Ni使Ni_(50-x)Mn_(37.5)Ti_(12.5)Fe_(x)合金系奥氏体和马氏体之间的能量差△E、电子浓度e/a和电子密度n都呈现减小趋势,表明合金的马氏体相变温度随着Fe原子掺杂量的增多而下降.本文旨在为新型Ni-Mn-Ti-Fe合金的成分设计和性能优化提供指导.