[发明专利]一种镁系磁性形状记忆合金及其获得方法

权利要求书

1.一种镁系磁性形状记忆合金，其特征在于：通式为Mg₂YZ，其中Y=Ti或V，Z=Al、Ga或In；

1）立方相晶相结构属于空间群，Wyckoff坐标分别是Mg1（0,0,0）、Mg2（1/4,1/4,1/4）、Y（1/2,1/2,1/2）和Z（3/4,3/4,3/4），其中Y和Z如前定义；晶格常数为：

a=b=c=6.55~6.70Å；

2）四方相晶相结构属于空间群，Wyckoff坐标分别是Mg1（0,0,0）、Mg2（0,1/2,1/4）、Y（0,0,1/2）和Z（0,1/2,3/4），其中Y和Z如前定义；晶格常数为：

a=b=4.05~4.40Å，c=8.10~8.65Å。

2.根据权利要求1所述的镁系磁性形状记忆合金，所述镁系磁性形状记忆合金选自下面的一种或多种：Mg₂TiAl、Mg₂TiGa、Mg₂TiIn、Mg₂VAl、Mg₂VGa。

3.权利要求1或2所述镁系磁性形状记忆合金的获得方法，包括基于第一性原理计算法的计算机模拟计算，基本过程包括：

A. 计算化学计量比体系的结合能，预判材料存在的可能性，确定初始立方奥氏体结构及磁性配置；

B. 通过四方变形研究可能的马氏体相变；

C. 计算弹性常数及声子谱，判断稳定性。

4.根据权利要求3所述的获得方法，其特征在于：包括如下的步骤：

1)计算Mg、Ti、V、Al、Ga原子基态能量；

2)搭建初始结构模型，包括Heusler结构和反Heusler结构，以及不同磁性配置；

3)对步骤2) 所述模型进行结构优化，获得Mg₂YZ不同结构、磁性的总能，其中Y=Ti或V，Z=Al、Ga或In；

4)由步骤2）和步骤3）得到Mg₂YZ不同结构、磁性的结合能，得到立方奥氏体相、铁磁性配置；

5）对步骤4）得到的立方奥氏体相进行四方变形计算，得到四方马氏体相；

6）计算步骤5）得到的四方马氏体相的弹性常数，判断力学稳定性；

7）计算步骤5）得到的四方马氏体相的声子谱，判断动力学稳定性。

5.根据权利要求4所述的获得方法，其特征在于：所述获得方法中，参数设置为：

（1）基于密度泛函理论的VASP软件包进行计算，电子与原子核之间的相互作用采用投影缀加波方法，交换关联能采用PBE形式的广义梯度近似；

（2）选取的Mg、Ti、V、Al、Ga、In赝势的价电子组态分别是3s²、3d³4s¹、3p⁶3d⁴4s¹、3s²3p¹、4s²4p¹、5s²5p¹；

（3）平面波截断能选取450eV；K点网格均以Gamma点为中心；自洽计算时密度取0.02Å^-1，非自洽计算时取0.012Å^-1，计算声子谱时取0.04Å^-1；能量和力的收敛标准分别是10μeV和5meV/Å；

（4）结构优化，考察L2₁和XA两种构型，以及顺磁、铁磁、反铁磁三种磁性配置；其中，顺磁和铁磁结构优化采用物理学原胞，分别设置为非自旋极化和自旋极化的默认磁矩配置，反铁磁优化采用基于原胞2×1×1的具有8个原子的超胞；所述默认磁矩配置为4个Mg原子都是0，Y1和Z1为正，Y2和Z2为负；

（5）声子谱计算过程中，建立基于惯用晶胞2×2×2的具有128个原子的超胞，用VASP计算各原子的力常数，然后用phonony软件进行声子计算。