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本文进行了强磁场下Bi-Mn包晶合金的全熔和半固态的凝固实验,研究了包晶相变过程中MnBi相的组织形态,并进行了磁场下凝固热力学分析。根据物质在梯度强磁场中受力的原理,通过测定发生相变时的受力变化,考察了磁场对Bi-Mn合金包晶相变点的影响。
Bi-Mn包晶合金加热至包晶相变点以上开始凝固(含半固态和全熔态),发现顺磁性MnBi相为块状,在强磁场的作用下,顺磁态MnBi晶体在磁场的恒温时间足够长或磁场强度足够大时,将沿磁场方向发生取向。在10T的强磁场下MnBi相在发生包晶转变后的形态也发生变化,生成的片状相在强磁场的作用下有分裂趋势。这一现象的产生是由于强磁场在包晶相变时生成的片状相中产生应力的结果。一定区域内的MnBi相在晶体之间磁性相互作用力作用下逐渐沿磁场方向定向排列和聚合;在梯度磁场中MnBi相在磁力和晶体之间磁性相互作用力作用下发生了有序的聚合,最终呈纤维状组织。实验得到顺磁态MnBi晶体的取向程度分别与磁场强度及磁场中恒温时间的关系。结合磁各向异性晶体具有易磁化轴和优先生长方向的特点,根据磁化理论和晶体学,分析了Bi-Mn合金初生MnBi相凝固组织沿磁场的定向排列和聚合行为。根据相变时物质磁性发生变化的规律,利用物质在梯度强磁场中的受力,可进行物质相变点的测定。利用这一方法测定了Bi-Mn合金包晶反应温度点随磁场强度变化,结果发现随着磁场强度的增大,相变温度逐渐增大;在10T磁场下相变温度提高20℃左右。