李春梅,张 扬,杨顺杰,周金萍,封文江,高 明

(沈阳师范大学 物理科学与技术学院,沈阳 110034)

0 引 言

磁性形状记忆合金作为具有独特性能的新型功能材料,目前已引起了人们极大地关注。它的物理特性非常丰富,应变量大,响应频率高。Ni-Mn-Ga合金是一种传统的磁性形状记忆材料,但由于Ni-Mn-Ga合金存在成分敏感性大、马氏体相变温度低、材料脆性大等问题,在实际应用中受到很大限制,而Co2VZ(Z=Ga,Si)基合金则具有强度大、延展性强等优异的力学性能。最近,发现了一种新颖的Co-V-Si Heusler型高温形状记忆合金,它在700 ℃的高温下经历了从L21到D022的马氏体转变,表现出优良的力学性能和可观的可恢复应变[1]。这不仅有效地克服了传统 Ni-Mn-Ga磁形状记忆合金应用温度偏低、温度范围相对较小的局限,还能弥补它们在高温下相对易脆而不易加工的缺陷。因而,Co2VZ(Z=Ga,Si)基合金有望成为极具应用前景的新型形状记忆合金。

第一性原理是探索和研究材料功能和性质的重要理论方法。它从最基本的物理原理、概念出发,进行材料体系的量子力学薛定谔方程求解,从而计算预测固体材料的物理性质[2]。第一性原理计算的软件有多种,例如VASP、CASTEP、WIN2K等,近年来不断发展成熟的精确Muffin-Tin轨道(exact Muffin-Tin orbitals)方法,能够精确计算各种合金材料的弹性常数和总能,已经被广泛应用到铁合金、镁合金及金属氧化物的计算中[3-4]。

本文采用精确Muffin-Tin轨道结合相干近似(coherent potential approximation,CPA)[5-6]和广义梯度近似(general gradient approximation,GGA)方法,研究Co2VZ(Z=Ga,Si)合金的相稳定性及力学性能,系统地计算了Co2VZ(Z=Ga,Si)合金晶格结构、磁性质、弹性常数及总能,得出了Co2VZ(Z=Ga,Si)合金立方奥氏体相和四方马氏体相的晶格常数、磁矩大小,以及立方奥氏体相的弹性常数。……