织构与磁体积效应协同作用诱导MnxFe5-xSi3合金产生二维零热膨胀(英文)

作者：余成意; 林鲲^*; 曹宜力; 李文杰; Yan Chen; Ke An; Chin-Wei Wang; Kenichi Kato; 李强; 邓金狭; 邢献然^*

来源：Science China-Materials, 2022, 65(07): 1912-1919.

• zero thermal expansion
• crystallographic texture
• microstructure
• magneto-volume effect

零热膨胀合金在精密控制工程中具有独特的应用.然而,实现零热膨胀的苛刻条件,即自旋、晶格和电荷之间存在的适当耦合,使得零热膨胀合金的种类稀少.在这项工作中,我们报告了一种在体积表现为正热膨胀合金中,通过调节晶体学取向和磁体积效应来实现二维零热膨胀行为的途径.基于此,我们在MnFe4Si3中获得了宽温度区间(10-310 K)的具有热膨胀系数α1=0.45×10-7 K-1的二维零热膨胀合金.同步加速器X射线衍射、中子衍射、电镜和磁性测试的结果表明,这种零热膨胀行为由6g位置上的Fe在a-b面内的磁矩以及块体织构共同决定.此外,Mn1.5Fe3.5Si3和Mn2Fe3Si3化合物表现出混磁性和负热膨胀行为,这起源于Fe4d-Fe6g(JFM)铁磁性和Mn4d-Mn6g(JAFM)反铁磁性相互作用之间的竞争.这种方法能够扩展到其他磁性或铁电材料中,以设计新的低膨胀或负膨胀块体材料.

• 单位
  北京科技大学