NiMn基多铁合金低场驱动的巨磁热效应和优异力学性能

磁热材料是一类在绝热环境中施加磁场材料本身温度发生变化的材料。基于磁热效应的磁制冷技术与基于蒸汽压缩的传统制冷技术相比，具有环境友好且高效的优点，具有极大应用潜力。当今，发展高性能的磁热材料对于促进磁制冷应用至关重要，因而得到广泛关注。磁热材料的实际应用要求材料具有低场驱动的大磁热效应和优异的力学性能，然而已有的磁热材料都不能满足所有这些需求。NiMn基Heusler合金是具有一级磁结构相变的磁热材料，兼具铁磁和铁弹特性，这类多铁材料展现出磁弹耦合特征，具有较大的等温磁熵变以及多种功能特性。

多铁磁性形状记忆合金具有一级磁结构相变，其相变本身产生的潜热可使磁热效应显著增大，但这类合金具有滞后大、转变温区宽的缺点，从而导致驱动磁热效应的临界磁场很高，极大阻碍了其实际应用。

近日，北京科技大学的从道永教授和王沿东教授开展了相关研究工作，其研究成果以“Low-field-actuated giant magnetocaloric effect and excellentmechanical properties in a NiMn-based multiferroic alloy”为题发表在Acta Materialia上。本文在Ni-Co-Mn-Sn合金中通过微量Al元素添加降低堆垛层错能并产生非均匀堆垛马氏体精细结构，进而提高马氏体和奥氏体的几何兼容性，在保持两相磁化强度差的同时大幅降低了相变滞后和转变温区。因而，获得了2T磁场下磁熵变为23Jkg^-1K^-1的低场驱动巨磁热效应，这位居目前所有磁热材料磁热效应最高值之列。同时，通过微量Al元素取代，在这一单相多铁金属间化合物中获得了优异的力学性能。