因瓦效应和因瓦合金的研究现状.pdf

因瓦效应及因瓦合金的研究现状木沈婕��唬�跸��,一,夏天东���蛲咝вΦ难芯�许要:因瓦效应的研究从其发现至今一直方兴未艾,但对其反常的热膨胀机理仍未完全清楚。回顾了百余年来因瓦效应的研究进程,并对其反常的热膨胀机理研究理论及新型因瓦合金的研究进展进行了简要阐述。引言了����合金——因瓦合金���助能材�.兰州理工大学有色金属合金省部共建教育部重点实验室,甘肃兰州���;��贾堇砉ご笱Ц仕嗍∮猩ń鹗粜虏牧鲜〔抗步ü�抑氐闶笛槭遥�仕嗬贾�������鸫ḿ�殴�窘鸫ḿ�殴�灸�暄芯吭海�仕嘟鸩����摘关键词:因瓦效应;高强度低膨胀合金;高温低膨胀合金中图分类号:文献标识码:�文章编号:��.�����增刊.��—�绝大多数的金属和合金都是受热时体积膨胀,冷却时体积收缩,并且大部分纯金属的膨胀系数��都与其熔点成反比。但在化学元素周期表上�、�、�等过渡族元素所组成的合金,由于它们的铁磁性,在具有磁性的居里温度��ゴ判缘牧俳缥露鹊悖現�����的居里温度分别为��、������韵卤硐殖龇�常的热膨胀性;而一些反铁磁性合金,在奈尔温度��铁磁性消失的临界温度点�韵乱簿哂蟹闯5娜扰蛘汀���年法国物理学家吉欧姆�.�瓽����首先发现���,并因此获得了��年诺贝尔物理学奖,而这种反常的热膨胀特性也被称为因瓦效应【�俊�自因瓦效应发现至今,大量的科学工作者对其进行了不懈的研究,目前,研究的热点主要集中在以下两个方面:一是因瓦合金反常的膨胀机理研究,二是新型的因瓦合金的研制。从��~��年间,冶金材料学家和物理学家一起从结构相变和唯相理论对因瓦效应的起源进行研究,直至��年苏联科学家�����岢鲈谝蛲吆辖鹬�存在潜在反铁磁性相的理论模型开始,因瓦效应研究进入了近代物理学的研究轨道,但仍处于只从静态物理特性角度研究因瓦效应的阶段。��年�����淌�用非弹性中子散射研究了晶态因瓦合金的自旋波动力学特征,��年,����淌谟梅堑�灾凶由⑸溲芯�了晶态因瓦合金晶格动力学特征,开始从动力学高度研究其反常的膨胀机理。��反常热膨胀机理纵观其研究历史,对因瓦合金的反常热膨胀机理主要有以下几种理论。��.�胖律焖醯娜攘ρЮ砺邸���在居里点以上,因瓦合金与一般合金的热膨胀系数相似,但在居里点以下,会出现反常的低膨胀,如图�所示。这是由于因瓦合金在居里点以下成铁磁性,随合金饱和磁化强度的变化,相应地发生体积变化,这就是本征体积磁致伸缩效应。当温度提高时,因瓦合金的饱和磁化强度急剧下降,并伴随有较大的体积收缩,它抵消了由于原子热振动加剧而产生正常热膨胀的值。此外,还有一些反铁磁性合金,如�.�系合金,在奈尔点温度以下具有反铁磁性,当温度升高时,由于反铁磁性造成的体积收缩,抵消了一部分正常的热膨胀,显示出具有反常的热膨胀特性。因瓦效应��.�媚傻膕.�缱咏换谎�怠���在顺磁磁化过程中的各向同性体积伸缩是由铁磁物质中的强交换作用使体积变化。济纳认为,铁磁物质中�层电子的交换作用是负的,并且该交换作用随邻近电子层的相互重叠而强烈增加,因而使自旋平面的原子相互排斥而离开。铁磁性的耦合�凑�换蛔饔�来源于外层�缱印U庑�白杂伞钡缱涌赏腹�矶嘣�樱��此当原子距离减小时,正交换作用的增加只能是缓慢的。对于铁磁性物质,正交换作用必然超过负交换作用,但又因上述交换作用非常强烈,故当温度