2023, 30(5): 930-938.
doi: 10.1007/s12613-022-2566-5
摘要:
全 d 族 Ni–Mn–Ti 基 Heusler 合金作为一种新型的智能材料，因其丰富的物理性质被广泛关注。与传统 Ni–Mn 基合金不同，Ni–Mn–Ti 基 Heusler 合金的d–d轨道杂化取代p–d 轨道杂化，提高了合金的塑韧性，解决了传统Ni–Mn 基合金固有脆性大、力学性能差的问题。由于卓越的机械性能和相变过程中较高的熵变，Ni–Mn–Ti 基合金在超弹性和弹热制冷方面具有广阔的研究前景。Cu掺杂和Cu–Co共掺Ni–Mn–Ti 合金的研究很少，本文旨在为Ni–Mn–Ti 基合金的成分设计提供理论支持。本文通过第一性原理计算对Ni2Mn1.5−xCuxTi0.5 (x = 0.125, 0.25, 0.375, 0.5) 和 Ni2−yCoyMn1.5−xCuxTi0.5 [(x = 0.125, y = 0.125, 0.25, 0.375, 0.5) 和 (x = 0.125, 0.25, 0.375, y = 0.625)]合金系的马氏体相变，力学性能和磁性能进行了系统研究。Ni–(Co)–Mn–Cu–Ti合金马氏体的形成能始终低于奥氏体的形成能，表明合金均能发生马氏体相变。Ni2Mn1.5−xCuxTi0.5 和 Ni2−yCoyMn1.5−xCuxTi0.5 (y < 0.625)合金的奥氏体和非调制马氏体都是反铁磁态的，当y = 0.625时， Ni2−yCoyMn1.5−xCuxTi0.5合金的奥氏体由反铁磁态转变为铁磁态，而马氏体保持反铁磁态，马氏体相变时合金会伴随磁性的突变，即发生磁—结构耦合现象，这是合金具有磁热效应的物理基础。掺Cu能降低Ni–(Co)–Mn–Ti合金的热滞后和各向异性。提高Mn的含量并且降低Ti的含量能提高Ni–Mn–Cu–Ti合金抗剪切和抗正应力的能力，但会降低韧性。就延展性而言，Ni–Mn–Cu–Ti 和 Ni–Co–Mn–Ti合金强于Cu–Co共掺合金。
