Температурная эволюция мартенситной структуры монокристаллов сплавов Ni-Mn-Ga
Рубрика:
| Главацкий, ИН, Главацкая, НИ |
| Косм. наука технол. 2009, 15 ;(2):056-068 |
| https://doi.org/10.15407/knit2009.02.056 |
| Язык публикации: Украинский |
Аннотация: Исследована температурная стабильность и эволюция кристаллической и магнитной структуры монокристаллов сплавов Ni-Mn-Ga- (Cu, Fe) нестехиометрического состава с модулированной (5R) и немодулированной (2М) тетрагональными кристаллическими решетками мартенситной фазы и ее корреляции с функциональными свойствами. Использованы методы рентгеновского дифракционного анализа, нейтронографии, дилатометрии, низкополевой магнитной восприимчивости и измерения магнитомеханических свойств с помощью магнитно-дилатометрического комплекса высокого разрешения (100 нм). Найдено, что кристаллическая структура исследованных мартенситов стабильная во всем интервале температур их существования. Глубокое охлаждение (до 4 К) приводит к сильно анизотропным изменениям параметров решетки, что вызывает перестройку морфологии двойниковой и магнитной доменной структуры мартенсита благодаря релаксации остаточных и термических напряжений. Именно этот факт приводит к резкому изменению магнитных, магнитомеханических и транспортных свойств с охлаждением до температуры около 200 К. Впервые экспериментально наблюдено антиферромагнитное (AFM) упорядочение мартенситной фазы в сплавах на основе Ni-Mn-Ga-Cu. AFM-компонент возникает при температурах, ниже 100 К, сосуществуя с ферромагнитным упорядочением до 4 К
|
| Ключевые слова: магнитомеханические свойства, монокристаллы, рентгеновский дифракционный анализ |
References:
1. Cherepin V. T., Glavatska N. I., Glavatskiy I. N., Gavri-ljuk V. G. Dilatometer for measurements of linear dimension variation under effect of temperature, magnetic field and mechanical stress // Meas. Sci. Tech. — 2002. — 13. — P. 174–178.
2. Chernenko V. A., Amengual A., Cesari E., et al. Thermal and Magnetic Properties of Stress-Induced Martensites in Ni-Mn-Ga Alloys // J. Phys. C. — 1995. — 5/2. — P. 95–98.
3. Chernenko V. A., Cesari E., Khovailo V., et al. Inter-martensitic phase transformations in Ni-Mn-Ga studied under magnetic field // J. Magn. Magn. Mater. — 2005. — 290–291. — P. 871–873.
4. Chernenko V. A., Pons J., Cesari E., Ishikawa K. Stress-temperature phase diagram of a ferromagnetic Ni-Mn-Ga shape memory alloy // Acta Materialia. — 2005. — 53. — P. 5071–5077.
5. Chernenko V. A., Segui C., Cesari E., et al. Sequence of martensitic transformations in Ni-Mn-Ga alloys // Phys. Rev. B. — 1998. — 57, N 5. — P. 2659–2662.
6. Dai L., Cullen J., Wuttig M. Intermartensitic transformation in a NiMnGa alloy // J. Appl. Phys. — 2004. — 95. — P. 6957–6959.
7. Glavatska N., Dobrinskiy A., Glavatskiy I., et al. Effect of alloying on transformation temperatures and magneto-plasticity in Ni-Mn-Ga alloys // Func. Mater. — 2006. — 13, N 2. — P. 331–336.
8. Glavatskyy I., Glavatska N., Dobrinsky A., et al. Crystal structure and high-temperature magnetoplasticity in the new Ni-Mn-Ga-Cu magnetic shape memory alloys // Scr. Mater. — 2007. — 56, N 7. — P. 565–568.
9. Glavatskyy I., Glavatska N., Soderberg O., et al. Transformation temperatures and magnetoplasticity of the Ni-Mn-Ga alloyed with Si, In, Co or Fe // Scr. Mater. — 2006. — 54. — P. 1891–1895.
10. Glavatskyy I., Glavatska N., Soderberg O., Rudenko O. Time-dependent effects caused by the magnetic field in the Ni-Mn-Ga magnetic shape memory martensites // Novel Structural and Functional Materials and Methods for their characterization: Зб. тез конф. — Київ: ФОП Купріянова, 2007. — P. 72–94.
11. Jun J.-H., Choi C.-S. Variation of stacking fault energy with austenite grain size and its effect on the MS temperature of γ→ε martensitic transformation in Fe-Mn alloy // Mater. Sci. Engng. A. — 1998. — 257. — P. 353–356.
12. Khovailo V. V., Oikawa K, Wedel C, et al. Influence of intermartensitic transitions on transport properties of Ni216Mn084Ga alloy // J. Phys.: Condens. Matter. — 2004. — 16. — P. 1951–1954.
13. Kokorin V. V., Konoplyuk S. M., Perekos A. E., Semeno-va Yu. S. Martensitic transformation temperature hysteresis narrowing and magnetocaloric effect in ferromagnetic shape memory alloys Ni-Mn-Ga // J. Magn. Magn. Mater. — 2009. — 321, N 7. — P. 782–785.
14. Kokorin V. V., Martynov V. V., Chernenko V. A. Stress — induced martensitic transformations in Ni2MnGa // Scr. Metall. Mater. — 1992. — 26. — P. 175–177.
15. Kokorin V. V., Perekos A. O., Tshcherba A. A., et al. Intermartensitic phase transitions in Ni-Mn-Ga alloy magnetic field effect // J. Magn. Magn. Mater. — 2006. — 302. — P. 34–39.
16. Lahiri A. K, Banerjee T. Stacking fault densities of copper-manganese alloys // Brit. J. Appl. Phys. — 1965. — 16. — P. 1217.
17. Mecklenburg A., Fiechter S., Nabein H.-P., Schneider R. P. Verfahren und Anordnung zur Kristallzchtung aus metallischen Schmelzen oder Schmelzlosungen // Pat. N DE102004018664A1 (2005).
17. Pat. N DE102004018664A1. Verfahren und Anordnung zur Kristallzuchtung aus metallischen Schmelzen oder Schmelzlosungen / A. Mecklenburg, S. Fiechter, H.-P Nabein, R. P. Schneider. — Publ. 2005.
18. Mogylnyy G., Glavatsky I., Glavatska N., et al. Crystal structure and twinning in martensite of Ni1:96Mn1:18Ga0:86 magnetic shape memory alloy // Scripta Mater. — 2003. — 48. — P. 1427–1432.
19. Pons J., Chernenko V.A., Santamarta R, Cesari E. Crystal structure of martensitic phases in Ni-Mn-Ga shape memory alloys // Acta Mater. — 2000. — 48. — P. 3027– 3038.
20. Rolfs K., Mecklenburg A., Guldbakke J.-M., et al. Crystal quality boosts responsiveness of magnetic shape memory single crystals // J. Magn. Magn. Mater. — 2009. — 321, N 8. — P. 1063–1067.
21. Segui C, Chernenko V. A., Pons J., Cesari E. Low-temperature-induced intermartensitic phase transformations in Ni-Mn-Ga single crystal // J. Magn. Magn. Mater. — 2005. — 290–291. — P. 811–815.
22. Segui C, Chernenko V. A., Pons J., et al. Low temperature-induced intermartensitic phase transformations in
Ni-Mn-Ga single crystal // Acta Materialia. — 2005. — 53. — P. 111–120.
23. Söderberg O., Aaltio I., GeY., et al. Ni-Mn-Ga multifunctional compounds // Mat. Sci. Eng. A. — 2008. — 481– 482. — P. 80–85.
24. Söderberg O., Sozinov A., Lanska N., et al. Effect of inter-martensitic reaction on the co-occurrence of the magnetic and structural transition in Ni-Mn-Ga alloys // Mater. Sci. Engng. A. — 2006. — 438–440. — P. 957– 960.
25. Soolshenko V., Lanska N., Ullakko K. Structure and twinning stress of martensites in non-stoichiometric Ni 2MnGa single crystal // J. Phys. IV France. — 2003. — 112. — P. 947.
26. Sozinov A., Likhachev A. A., Lanska N., Ullakko K. Giant magnetic-field-induced strain in NiMnGa seven-layered martensitic phase // Appl. Phys. Lett. — 2002. — 80, N 10. — P. 1746–1748.
27. Srivastava V. K., Chatterjee R., Nigam A. K., O'Handley R. C. Electric and magnetic signatures of martensitic and inter-martensitic transformations in Ni-Mn-Ga crystal // Solid State Communs. — 2005. — 136. — P. 297–299.
28. Straka L., Heczko O., Lanska N. Magnetic properties of various martensitic phases in Ni-Mn-Ga alloy // IEEE Trans. Magn. — 2002. — 38. — P. 2835.