Nyligen utvecklade en forskargrupp en jättemagneto-superelasticitet på 5 % i en Ni34 Co8 Cu8 Mn36 Ga14 enkristall. Detta uppnåddes genom att införa arrayer av ordnade dislokationer för att bilda preferentiellt orienterade martensitiska varianter under den magnetiskt inducerade omvända martensitiska transformationen.
Forskningen publicerades i Advanced Science .
Elasticitet är materialens förmåga att återgå till sin ursprungliga form efter deformation, vanligtvis med en töjning på 0,2 % i de flesta metaller. Formminne och högentropilegeringar kan uppvisa superelasticitet med töjningar på flera procent, vanligtvis utlösta av yttre påkänningar. Magneto-superelasticitet, inducerad av ett magnetfält, är avgörande för beröringsfri materialdrift och utvecklingen av nya ställdon med stor slaglängd och effektiva energigivare.
Forskarna, i samarbete med High Magnetic Field Laboratory vid Hefei Institutes of Physical Science of Chinese Academy of Sciences, ledd av professor Jiang Chengbao och prof. Wang Jingmin från School of Materials Science and Engineering vid Beihang University, utförde en stressbegränsad transition cycling (SCTC) träning för Ni34 Co8 Cu8 Mn36 Ga14 enkristall genom att applicera tryckspänning. Denna process introducerade ordnade dislokationer med en specifik orientering.
Dessa ordnade dislokationer påverkade bildandet av specifika martensitiska varianter under den reversibla transformationen inducerad av ett magnetfält. Fasfältsimuleringar verifierade hur den inre stressen som genererades av dessa organiserade dislokationer spelade en nyckelroll i utformningen av dessa föredragna martensitiska varianter.
Genom att kombinera reversibel martensitisk transformation med preferentiell orientering av de martensitiska varianterna uppnådde enkristallen en gigantisk magneto-superelasticitet på 5 %.
Dessutom designades en enhet som använder ett pulserande magnetfält med denna enkristall. Med en pulsbredd på 10 ms uppnådde enheten ett stort slag vid rumstemperatur tack vare den enorma magneto-superelasticiteten. För möjliga tillämpningar uppvisade den ett snabbt svar på en 8 ms puls med en fördröjning på cirka 0,1 ms.
"Vårt arbete ger en attraktiv strategi för att få tillgång till högpresterande funktionsmaterial genom defekt ingenjörskonst", säger prof. Wang.
