[发明专利]一种在MnCoGe基合金中实现磁场诱导变磁性马氏体相变的方法

说明书

本发明公开了一种在MnCoGe基合金中实现磁场诱导的变磁性马氏体相变的方法，具体通过调节Co/Mn的比例，设计合金成分，增大合金的价电子浓度e/a，增加Mn原子磁矩的不稳定性，从而提高磁结构相变对磁场的敏感程度，获得磁场诱导的变磁性马氏体相变。本发明中提供的方法简单方便、能源消耗少，制备成本低，适合工业化生产，制备得到的MnCoGe基合金具有磁场诱导的变磁性马氏体相变，磁性能优异。

技术领域

本发明属于MnCoGe基合金材料的制备方法，尤其涉及通过调节Co/Mn比例的方式设计成分，以增大合金的价电子浓度e/a，增加Mn原子磁矩的不稳定性，提高合金马氏体相变对磁场的敏感程度的方法，从而在MnCoGe基合金中获得磁场诱导变磁性马氏体相变。

背景技术

基于磁热效应的磁制冷技术是被誉为最有可能替代当今气体压缩指令的一类新型制冷技术，具有高效节能、环境友好、体积小等优点。在人类环境生态日益恶化，能源危机日益严重的今天发展和应用磁制冷，尤其是室温附近磁制冷技术显得尤为重要。

一级相变合金由于相变点附近大的磁化强度突变，伴随着很大的磁热效应，同时一级磁相变以其相变易调控及室温附近的潜在应用一度成为人们研究的热点和重点。除此之外，一级磁相变点附近还有着丰富的其他物理效应，比如磁电阻、磁致应变、形状记忆等，在当今磁激励、人工智能方面都有着很大的潜在应用。

一般说来，一级磁相变可以由温度和磁场诱导。对于一级磁结构相变，温度和磁场可以诱导磁和晶体结构相变同时发生，相互耦合，从而获得剧烈的一级磁结构相变，相变附近更是具有大的磁功能性质，因此通过相变调控获得耦合的磁结构相变就引起人们广泛关注。相对于温度诱导，磁场诱导一级磁结构相变在等温磁化曲线M(H)测量中表现出以下特点：

(1)相变附近发生剧烈的磁化强度突变，伴随有很大的磁化强度变化，表现出很明显的变磁性行为；

(2)伴随有明显的磁滞；

(3)具有小的变磁性临界场(H_req)和相变完成场(H_comp)；

(4)随着温度的变化导致材料往弱磁相(反铁磁或顺磁)演变，相变临界场H_req有明显增大的规律，表现出很强的温度依靠性。磁场诱导一级磁结构相变在等场热磁曲线M(T)的测量中也表现出，随着磁场增大，相变温度明显往高温或者往低温移动的特点，即相变温度表现出很强的磁场敏感性。

在众多的一级磁相变合金中，新型MnCoGe基铁磁形状记忆合金以其磁结构相变可调控及优异的室温区磁热性能受到人们广泛关注。已有研究表明正分的MnCoGe合金没有发生磁结构耦合相变。人们通过改变合金化学成分、间隙位原子掺杂、施加外压力等方法可以在MnCoGe基合金中调控获得磁结构耦合相及相变附近大的磁热效应。然而纵观MnCoGe基合金如此多的研究发现，除温度可以诱导外，MnCoGe基合金迄今为止鲜有报道磁场诱导磁结构相变，即使个别成分有相关磁场诱导马氏体相变报道，但都非常弱，表现为相变前后磁化强度变化量非常小，变磁性临界场也非常高，由此导致的磁热效应远远达不到实际应用的要求。比如，K.Koyama等人在对Mn_1.07Co_0.92Ge合金研究中提出该合金中存在磁场诱导相变，但220K温度下变磁性临界场高达7.3T，相变前后磁化强度变化也非常小，更是到了13T磁场也没有观察到完成的他们所谓的磁场诱导相变；Yüzüak等人报道的CoMn_0.9Fe_0.1Ge合金相变温度附近(300K)7T磁场下磁场诱导相变前后磁化强度变化只有～12Am²/kg，临界场也高达～4.2T。因此人们得到一个几乎成为共性的结论：即对MnCoGe基合金，磁场不是一个诱导变磁性马氏体相变的一个有效方法，即MnCoGe基合金的马氏体相变对磁场的敏感性很低。