磁形状记忆合金Mn2NiGa的第一性原理计算

Mn2NiGa磁形状记忆合金立方奥氏体相因在室温下具有可逆马氏体相变,同时居里温度高达588 K,在高温下具有优异的磁热效应,因而在相应的学术领域和应用领域中具有重要的研究价值.掌握Mn2NiGa磁形状记忆合金的原子占位、结构相变、磁性质和弹性常数是实现Mn2NiGa合金磁形状记忆性能优化的关键.采用目前国际上较为先进的第一性原理精确Muffin-Tin轨道方法,系统计算研究了0K下Mn2NiGa合金立方奥氏体相与四方马氏体相的品格结构参数、磁矩、弹性常数、电子结构及总能.研究结果表明,Mn2NiGa合金立方奥氏体相具有Hg2CuTi型晶格结构,而非传统Ni2MnGa的L21结构;Mn原子是合金总磁矩的主要提供者,且2种Mn原子磁矩呈反平行排列;奥氏体相的剪切模量(C'=(C1-C12)/2)小于0,因而低温下立方结构不稳定,可以发生由立方相到四方相的马氏体相变;根据Jahn-Teller效应,低温下四方相相对于立方相的稳定性,主要源于2种Mn和Ni原子分别与Ga原子的共价结合作用.上述理论结果有望为Mn2NiGa合金性能的进一步优化提供理论指导.