Forskere opnår gigantisk magneto-superelasticitet i metalkrystal

For nylig udviklede en forskergruppe en gigantisk magnetosuperelasticitet på 5 % i en Ni₃₄ Co₈ Cu₈ Mn₃₆ Ga₁₄ enkelt krystal. Dette blev opnået ved at indføre arrays af ordnede dislokationer for at danne præferenceorienterede martensitiske varianter under den magnetisk inducerede omvendte martensitiske transformation.

Forskningen blev offentliggjort i Advanced Science .

Elasticitet er materialers evne til at vende tilbage til deres oprindelige form efter deformation, typisk med en belastning på 0,2 % i de fleste metaller. Formhukommelse og legeringer med høj entropi kan udvise superelasticitet med belastninger på flere procent, normalt udløst af eksterne spændinger. Magneto-superelasticitet, induceret af et magnetfelt, er afgørende for berøringsfri materialedrift og udviklingen af ​​nye aktuatorer med store slaglængder og effektive energitransducere.

Forskerne udførte i samarbejde med High Magnetic Field Laboratory ved Hefei Institutes of Physical Science ved det kinesiske videnskabsakademi, ledet af prof. Jiang Chengbao og prof. Wang Jingmin fra School of Materials Science and Engineering ved Beihang University en stress-begrænset transition cycling (SCTC) træning for Ni₃₄ Co₈ Cu₈ Mn₃₆ Ga₁₄ enkelt krystal ved at påføre trykspænding. Denne proces introducerede ordnede dislokationer med en specifik orientering.

Disse ordnede dislokationer påvirkede dannelsen af ​​specifikke martensitiske varianter under den reversible transformation induceret af et magnetfelt. Fasefeltsimuleringer bekræftede, hvordan den indre spænding genereret af disse organiserede dislokationer spillede en nøglerolle i udformningen af ​​disse foretrukne martensitiske varianter.

Ved at kombinere reversibel martensitisk transformation med præferenceorientering af de martensitiske varianter opnåede enkeltkrystallen en gigantisk magnetosuperelasticitet på 5 %.

Hvad mere er, er en enhed, der bruger et pulseret magnetfelt, designet med denne enkeltkrystal. Med en pulsbredde på 10 ms opnåede enheden et stort slag ved stuetemperatur takket være den gigantiske magneto-superelasticitet. For mulige anvendelser udviste den en hurtig reaktion på en 8 ms puls med en forsinkelse på omkring 0,1 ms.

"Vores arbejde giver en attraktiv strategi for at få adgang til højtydende funktionelle materialer ved defekt konstruktion," sagde prof. Wang.