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王敦辉教授课题组在过渡金属合金磁致伸缩效应研究方面取得最新进展
发布日期:2018-04-13

磁致伸缩材料因在工业和军事上的应用而成为一种重要的磁性功能材料。探索具有大磁致伸缩效应和低成本的磁致伸缩材料仍然是当今磁性材料领域的研究重点之一。由廉价的过渡金属元素构成的MnCoSi合金在磁场的驱动下发生反铁磁到铁磁的变磁性相变且同时伴随着晶格常数的变化,预示着该类材料是潜在的磁致伸缩材料,具有重要的研究和应用价值。

最近,王敦辉教授课题组的胡秋波等人在强磁场凝固的MnCoSi基合金磁致伸缩效应研究方面取得重要进展。他们利用强磁场缓慢凝固的方法获得取向并且致密的MnCoSi基合金。研究发现,通过引入Mn缺位或掺杂铁磁性元素改变MnCoSi合金的Mn-Mn间距,可以大大降低临界场,并且可以调节三相点到室温以下,实现了室温下完全可逆的大磁致伸缩效应。

该研究工作的特点及意义:

1)利用强磁场缓慢凝固获得取向并且致密的MnCoSi基合金,有利于提高磁致伸缩效应和机械性能。

2)通过掺杂或元素缺位的方法调节了MnCoSi合金的Mn-Mn原子间距,成功降低临界场,同时变磁性相变转变为二级相变且发生在室温附近。这样我们就在这类合金中获得了室温低场下可逆的大磁致伸缩效应。比如Mn0.88CoSi合金的临界场从2.5 T降到0.5 T,在300 K时,其饱和磁致伸缩值达到-2200 ppm。在1T磁场下的磁致伸缩值为-1160 ppm

3)所选用的材料是由成本低廉的过渡金属元素构成,有望取代稀土RFe2基合金成为新型大磁致伸缩材料。

4)该成果为开发高性能的磁致伸缩材料提供了新机制和新方法,有望引发磁致伸缩材料研究的新热点

该研究工作得到国家重点研发项目(Grant No.2016YFA0401704)、国家自然科学基金项目(Grant No.5137109551771091)、 中央高校基本科研专项资金(Grant No.020414380073)的资助。
  
以上相关研究结果发表在:Appl. Phys. Lett. 112, 052404 (2018).
  
具体信息:Q. B. Hu, Y. Hu, S. Zhang, W. Tang, X. J. He, Z. Li, Q. Q. Cao, D. H. Wang, and Y. W. Du.Large reversible magnetostrictive effect of MnCoSi–based compounds prepared by high-magnetic-field solidification
相关链接见:

https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5011321


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