磁制冷材料Ni-Mn-Ga合金的相变与奇异热膨胀特性

作者：魏生贤; 李会; 李哲; 何禧佳; 张元磊; 时有明; 陶昌

来源：农业工程学报, 2018, 34(10): 85-91.

• 制冷
• 磁性材料
• 相变
• Ni-Mn-Ga合金
• 热膨胀特性
• 负热膨胀行为

Ni-Mn-Ga合金是典型的磁制冷材料,其热膨胀系数是工程设计中最重要的参数之一。为深入研究Ni-Mn-Ga合金的热膨胀特性,该文利用SEM、XRD、DSC及PPMS系统分别对合金Ni54+xMn19–xGa27(x=0、0.2、0.4、0.6)的组分、结构、相变温度、磁结构转变及热膨胀特性进行试验测试。结果表明,随着Ni含量的增加,Ni54+xMn19–xGa27合金的马氏体相变温度逐渐升高。当x从0.0增至0.6时,正反马氏体相变峰温TM与TA分别从257、265 K增至292、299 K。零场热应变曲线表明,Ni-Mn-Ga合金具有各向同性的热膨胀特性。马氏体相与奥氏体相的热膨胀系数分别位于8.8716.60×10–6/K与5.216.26×10–6/K之间。而在马氏体相变附近,合金出现了奇异的、明显的负热膨胀行为,且升、降温过程合金的负热膨胀系数分别位于–147.54–17.60×10–6/K与–133.30–88.72×10–6/K之间,分别约为马氏体相的1.4716.63倍与6.6312.89倍。这种奇异的负热膨胀行为很可能是由于马氏体变体的成核、重取向所引起的。研究结果对磁制冷材料Ni-Mn-Ga合金热膨胀系数的调控及其工程应用具有较好的指导意义。

• 单位
  电子工程学院; 曲靖师范学院