Температурна еволюція мартенситної структури монокристалів сплавів Ni-Mn-Ga

Рубрика: 
Космічні матеріали та технології
Главацький, ІМ, Главацька, НІ
Косм. наука технол. 2009, 15 ;(2):056-068
https://doi.org/10.15407/knit2009.02.056
Мова публікації: Українська
Анотація: 
Досліджено температурну стабільність та еволюцію кристалічної та магнітної структури монокристалів сплавів Ni-Mn-Ga-(Cu, Fe) нестехіометричного складу з модульованою (5R) та немодульованою (2М) тетрагональною кристалічними гратками мартенситної фази та її кореляції з функціональними властивостями. Використано методи рентгенівського дифракційного аналізу, нейтронографії, дилатометрії, низькопольової магнітної сприйнятливості та вимірювання магнітомеханічних властивостей за допомогою магніто-дилатометричного комплексу високої роздільної здатності (100 нм). Знайдено, що кристалічна структура досліджених мартенситів стабільна в усьому інтервалі температур їхнього існування. Глибоке охолодження (до 4 К) призводить до сильно анізотропної зміни параметрів ґратки, що викликає перебудову морфології двійникової та магнітної доменної структури мартенситу завдяки релаксації залишкових та термічних напружень. Саме цей факт призводить до різкої зміни магнітних, магнітомеханічних та транспортних властивостей з охолодженням до температури близько 200 К. Вперше експериментально спостережено антиферомагнітне (AFM) впорядкування мартенситної фази у сплавах на основі Ni-Mn-Ga-Cu. AFM-компонент виникає при температурах, нижчих за 100 К, співіснуючи з феромагнітним впорядкуванням до 4 К.
Ключові слова: магнітомеханічні властивості, монокристали, рентгенівський дифракційний аналіз
 
Повний текст (PDF)
 
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.