东北大学《Acta Materialia》通过微观结构工程在 Ni-Mn-Sn 基合金中实现超高频换能循环稳定性

背景：传统蒸汽压缩制冷技术存在高能耗和环境风险问题，亟需发展固态弹性制冷技术。Ni-Mn-Sn基铁磁形状记忆合金因具有大相变熵变和低成本优势，成为潜在替代材料，但存在循环载荷下功能疲劳和结构疲劳的挑战。研究目的：通过结合B合金化与抽吸铸造的微观结构调控策略，协同细化晶粒并引入非转变二次相，提升Ni-Mn-Sn合金的力学性能与弹热循环稳定性。结论：第一性原理计算表明B原子优先占据四面体间隙，通过增强金属键提高力学性能；实验制备的(Ni43.5Mn46Sn10.5)98.5B1.5合金晶粒尺寸约40μm，在298K下实现9.8K绝热温变，经10^5次循环后仅衰减至9.2K，在288-368K宽温区内保持稳定超弹性，其性能优于多数报道的铁磁形状记忆合金。该微观结构工程策略为开发高性能固态制冷材料提供了有效途径。