本发明涉及磁性相变，特别涉及一种实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料及制备方法和应用。
背景技术：
1、近磁制冷技术是基于国家节能减排、低碳高效的重大需求，同时也迎合了提供极端物理环境、提高仪器分辨率等前沿研究的关键支撑技术。基于磁热效应的磁制冷技术相对于传统的气体压缩制冷在制冷效率、环境保护上更具显著优势，室温附近的磁制冷技术更对智能制造、国防军工、民生工程等领域尤为重要。
2、一级相变合金在相变点附近磁化强度变化剧烈，伴随着大的磁热效应，并且表现出丰富的物理效应。光、力、电、热、磁等外界刺激都可能使系统能量发生变化，从而诱导出相变。新型铁磁形状记忆六角ni2in类型结构的mnnige基合金，在室温附近能发生伴有独特巨磁热、磁电阻、磁致应变和磁形状记忆等效应的磁结构相变。mnnige基合金的相变可调，具有两种类型的一级磁结构相变。第一种类型，以可控的方式将马氏体转变温度tt～197℃降低到母相ni2in类型结构的居里转变温度tca～-68℃与马氏体相tinisi类型结构的奈尔转变温度tnm～73℃之间的温度区间，以建立磁-结构耦合相变。第一类磁-结构耦合相变受制于低于室温的tca，限制了室温磁制冷技术的应用。第二种类型是使马氏体相的反铁磁翻转成铁磁，同时调节马氏体转变温度tt降低到母相ni2in类型结构的居里转变温度与马氏体相tinisi类型结构的居里转变温度tcm之间的温度区间，使得磁-结构耦合相变在室温附近很宽的温度范围内发生。通过第二种类型的相变调控，这类材料相变附近磁化强度差异变大，相变发生温度范围增宽，有望应用于室温磁制冷中。
3、对于mnnige基合金，第二类型的磁马氏体相变几乎只能由温度诱导，磁场很难驱动。因此在mnnige基合金中实现剧烈的磁场驱动变磁性相变是科研和技术工作努力的方向。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料及其制备方法和应用。该驱动变磁性相变的材料不仅在温度或压力(内压力或外压力)下，使材料在强磁马氏体相和弱磁奥氏体相之间发生马氏体相变，还也可以驱动变磁性马氏体相变，获得的mnnige基合金可以用于热磁电转换、磁致伸缩、磁驱动、固态制冷器件等领域中。
2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
3、本发明的第一个目的是提供一种实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料，所述mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变材料的化学式为mn1-xfexnige；其中，0≤x≤0.50，x表示原子百分比含量。
4、本发明的第二个目的是提供一种实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料的制备方法，所述mnnige基合金中通过fe元素对mn元素的取代并二次退火来调节mnnige基合金的磁化强度和马氏体相变对磁场的敏感程度，在发生温度驱动的马氏体相变的同时，实现磁场驱动的变磁性马氏体相变。
5、优选地，该实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料的制备方法，包括如下步骤：
6、按照化学计量比计算出所需mn，ni，fe，ge元素单质的质量，并进行配料；
7、采用电弧熔炼，得到合金铸锭样品；
8、将上述合金铸锭样品放入一端封闭的内径为10mm的石英管中，石英管内真空度抽至3pa以下，充入0.5个大气压的氩气洗气，重复4次，最后一次洗气后再将真空度抽至3pa以下；
9、再用乙炔焰迅速将拉长石英管烧断，就使得合金铸锭样品封入真空的石英管中，将封好的石英管放入高温炉内进行热处理，即可获得块体样品。
10、优选地，该实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料的制备方法，包括如下步骤：
11、按照化学计量比计算出所需mn，ni，fe，ge元素单质的质量，并进行配料；
12、采用电弧熔炼，得到合金铸锭样品；
13、采用熔体快淬方法，将上述部分合金铸锭样品制成快淬条带样品；
14、将上述快淬条带样品放入一端封闭的内径为10mm的石英管中，石英管内真空度抽至3pa以下，充入0.5个大气压的氩气洗气，重复4次，最后一次洗气后再将真空度抽至3pa以下；
15、再用乙炔焰迅速将拉长石英管烧断，就使得条带样品封入真空的石英管中，将封好的石英管放入高温炉内进行热处理，即可获得条带样品。
16、优选地，所述热处理为淬火，并随后进行二次退火；其中淬火温度为600～850℃，淬火处理时长96～168h；二次退火温度为300～1200℃，二次退火处理时长0～120h。
17、优选地，配制mn，ni，fe，ge元素单质的质量需要精确到毫克单位计的小数点后两位，单质的纯度需控制在99.95％以上。
18、优选地，所述电弧熔炼时，是将原料放入水冷式铜坩埚电弧炉熔炼炉内，熔炼炉真空度抽至5×10-3pa以下，充入0.8个大气压为纯度为99.999％的氩气，进行电弧熔炼；
19、第一次熔炼，使用27a电流将金属熔化，待坩埚内金属液流动时即可，将第一遍熔炼的块样品翻面，加大电流至40a再熔炼4遍，即可得到合金铸锭。
20、优选地，所述熔体快淬时，将熔炼得到的部分合金铸锭样品放入底部孔直径为6～10mm的石英管中，石英管安装在高真空熔体快淬设备的感应线圈内，上下调节石英管与铜辊距离约2mm，设备真空度抽至8×10-4pa以下，充入0.8个大气压的纯度为99.999％的氩气，进行熔体快淬；
21、调节铜辊速度至所需速度，该铜辊速度为10～40m/s，待铜辊转速稳定后，调节加热电源电流，通过高频感应线圈将铸锭融化至铺满石英管下端，利用气压差推动融化金属液通过石英管底部喷到稳定转速的铜辊上，得到特定甩带速度下的快淬条带样品。
22、本发明的第三个目的是提供一种实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料在热磁电转换、磁致伸缩、磁驱动、磁性/热敏感元件和固态制冷器件中的应用。
23、与现有技术相比，本发明的有益效果：
24、1、本发明提供的mn1-xfexnige基合金除了具有通常磁相变材料的性质，如温度或压力(内压力或外压力)可以使材料在强磁马氏体相和弱磁奥氏体相之间发生马氏体相变外，还具有磁场驱动变磁性马氏体相变的特性，这是因为相变既可以被温度诱导，也可以被磁场驱动，原因是相变前后马氏体和奥氏体相的磁化强度不同，通过二次退火，使得相变前后磁化强度差值增大，施加外磁场产生塞曼能增大，增大相变发生的驱动力。
25、2、本发明提供的mn1-xfexnige合金具有易于加工成薄带，强磁性和温度(磁场)驱动变磁性马氏体相变的特性。
26、3、本发明提供的mn1-xfexnige合金在相变附近具有多功能性质，包括巨磁热效应，负热膨胀，磁致应变等，可广泛用于固态制冷器件，磁驱动器，磁性/热敏感元件，热磁电转换等领域。
1.一种实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料，其特征在于，所述mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变材料的化学式为mn1-xfexnige；其中，0≤x≤0.50，x表示原子百分比含量。
2.如权利要求1所述的一种实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料的制备方法，其特征在于，所述mnnige基合金中通过fe元素对mn元素的取代并二次退火来调节mnnige基合金的磁化强度和马氏体相变对磁场的敏感程度，在发生温度驱动的马氏体相变的同时，实现磁场驱动的变磁性马氏体相变。
3.如权利要求2所述的一种实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.如权利要求2所述的一种实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.如权利要求3或4所述的一种实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料的制备方法，其特征在于，
6.如权利要求3或4所述的一种实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料的制备方法，其特征在于，
7.如权利要求3或4所述的一种实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料的制备方法，其特征在于，
8.如权利要求4所述的一种实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料的制备方法，其特征在于，
9.一种权利要求1所述的实现mnnige基合金剧烈磁场驱动变磁性相变的材料在热磁电转换、磁致伸缩、磁驱动、磁性/热敏感元件和固态制冷器件中的应用。
