2种居里温度测量方法的理论计算及比较

以平均尺寸为63 nm的球形Ni颗粒为例,从理论和实验上探究了铁磁物理参量——居里温度.基于内聚能模型和金属振动熵2种理论,推导了球形铁磁纳米颗粒的居里温度与颗粒尺寸的关系,并由此计算出居里温度的理论值分别为350.3℃和351.0℃.采用综合热分析仪和振动样品磁强计分别测试了Ni纳米颗粒的热重/差热曲线及热磁曲线,其差热曲线的相变峰给出居里温度的数值为353.0℃,通过热磁曲线的居里-外斯内推法可以得到居里温度为350.0℃.经对比,2个实验值之间,以及所有理论值与实验值之间的误差均未超过3.0℃,说明模型适用性强,由热重/差热法测量居里温度具有可行性.

炭黑/十四醇基低居里温度PTC复合材料的热控性能

具有正温度系数(PTC)的导电高分子复合材料组成的自控温热敏电阻,可代替普通电阻用于加热器件,在电子设备主动控温方面具有很大优势。然而,现有PTC复合材料的居里温度(>60℃)普遍较高,在常温段工作电子设备的控温方面应用受到限制。基于此,本文以低相变温度的十四醇为相变基体,炭黑(CB)为导电粒子,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为骨架,通过熔融共混和模压成型方法制备了具有低居里温度(35℃)的PTC复合材料,探究了CB质量分数对复合材料电性能和PTC性能的影响。结果显示,当CB质量分数为12%时,复合材料室温电阻率为0.5Ω·m,PTC强度高达7.0,且未出现负温度系数(NTC)效应。通过扫描电子显微镜观察了复合材料微观结构,并将复合材料电性能变化与微观结构相关联,解释了复合材料获得优异PTC性能的内在机理。此外,研究了PTC复合材料的热控行为,发现与普通电阻加热器相比,PTC复合材料作为电阻加热器具有自适应控温能力,无需外部控制系统条件下可将受控器件温度控制在常温段温度范围内并保持平衡。

CrO_(2)单层:一种兼具高居里温度和半金属特性的二维铁磁体

半金属铁磁体在费米能级附近具有特殊的能带结构,电子极化率可高达100%,在自旋电子学领域备受关注.但是大部分铁磁半金属材料的居里温度远低于室温,这大大限制了二维铁磁半金属材料的实际应用.因此寻找具有高居里温度的半金属铁磁体是一项具有挑战性的工作.本文基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法,研究了过渡金属氧化物CrO_(2)单层的晶体结构、电子特性、基态磁性和铁磁相变.形成能计算、声子谱计算和分子动力学模拟表明CrO_(2)具有动力学稳定性和热稳定性,弹性常数计算表明CrO_(2)具有力学稳定性.基于GGA+U和SCAN方法的自旋极化计算表明CrO_(2)单层的磁基态是铁磁态.采用GGA+U方法计算了CrO_(2)的电子态密度和能带结构,CrO_(2)被确认为一种宽带隙的二维铁磁半金属.运用蒙特卡罗模拟方法求解Heisenberg模型,得到CrO_(2)单层是一种居里温度超过400 K的二维本征半金属铁磁体.CrO_(2)单层的高居里温度在二维铁磁材料中并不多见,在半金属材料中更为稀少,这将使它成为制备自旋电子器件和研究自旋量子效应的理想材料.

铁磁材料阿留麦尔居里温度测试研究

铁磁材料阿留麦尔合金具有稳定的居里温度,常作为热分析温度校准的标准物质。介绍了阿留麦尔合金原料的选择、成分测试以及成分差异对居里温度的影响、居里温度的测量方法。采用可溯源的温度有证标准物质对仪器进行温度校正后,选取铟熔点标准物质作为外标物质,实现溯源至SI单位。测试了铁磁材料阿留麦尔居里点国家有证标准物质GBW(E)130668(居里温度为161.6℃,U=2.1℃,k=2),测试值为161.8℃,测试结果在认定值的不确定度范围内。

基于材料组分信息的高居里温度铁磁材料预测

寻找具有高居里温度的铁磁材料是凝聚态物理的热点问题.本文建立了有效的基于材料组分信息的居里温度机器学习模型,并预测了多种高居里温度铁磁材料.基于收集到的1568个铁磁材料数据,并以铁磁材料的组分信息作为描述符,通过超参数优化和十折交叉验证,构建了支持向量回归、核岭回归、随机森林及极端随机树四种高效的机器学习模型.这其中,极端随机树模型具有最好的预测性能,其交叉验证R^(2)评分可达81.48%.同时,还应用极端随机树模型对Materials Project数据库36949种铁磁材料进行了预测,发现了338个居里温度大于600 K的铁磁材料.本文提出的方法可以为获取具有高居里温度的铁磁材料提供有价值的帮助,加快铁磁材料设计的过程.

钴含量对烧结钕铁硼居里温度及磁性能影响规律研究

与烧结钐钴磁体相比,烧结钕铁硼稀土永磁具有优异的室温磁性能和力学性能,但其居里温度较低,只有310℃左右,限制了其在耐高温磁应用领域的使用推广。钴元素部分取代钕铁硼中的铁元素可以提高钕铁硼永磁体的居里温度,传统的钴添加方式会使磁体中形成铁钴软磁相,从而造成磁体的矫顽力大大降低。本文研究了不同钴添加量对钕铁硼磁体物相、居里温度和磁性能的影响规律,结合Al、Ga、Cu等元素对钕铁硼永磁体晶界相物相结构的协同调控作用,避免了钴元素取代铁元素过程中Fe-Co软磁相的产生。本研究制备的高钴含量钕铁硼磁体矫顽力高H_(cj)>28kOe,居里温度T_(c)>450℃,剩磁温度系数|α|20℃~100℃<0.078%/℃,矫顽力温度系数|β|20℃~100℃<0.55%/℃。

低居里温度的铁氧体研制

试制了低居里温度的R Zn铁氧体 ,并对样品进行了XRD、磁滞回线、热重分析及发热试验测定 .结果表明 ,R Zn铁氧体具有低居里温度 ;随锌含量的增加 ,试样的居里温度降低 ,具有典型的铁氧体磁滞回线 ;在交变磁场下 ,有明显的磁热效应 .

晶化和退火对FeSiB合金居里温度的影响

在热重分析系统上进行磁热重分析（ＭＴＧＡ），测量非晶ＦｅＳｉＢ合金升温过程的比饱 和磁化强度（σ）随温度变化σ－τ曲线及（ｄσ／ｄτ）－ｔ曲线，它比ＤＳＣ分析能更加明显的区分晶 化过程的各个阶段．结果表明．样品升温过程经历了６个阶段的变化；并且发现，在晶化温 度ｔ．以下约１５０℃温区内等温退火的样品．居里温度ｔ_ｅ随退火温度ｔ_ａ增大而升高，在４３０℃ 附近，ｔ_ｅ上升出拐点．（ｄσ／ｄｔ）－ｔ曲线的极小温度峰温ｔ_ｍ（它反映从铁磁性向顺磁性转变 最大速率的温度）随ｔ_ａ的变化与ｔ_ｅ相似。

高性能、高居里温度压电陶瓷研究进展

随着现代科学技术的发展,迫切需要能够在更高的温度下工作的新型压电陶瓷材料及其器件.作者介绍了高性能、高居里温度压电陶瓷材料的研究进展,认为高性能、高居里温度压电陶瓷的研究应当着重在陶瓷体系的MPB附近进行研究,在(1-x)Bi(Me)O3-xPbTi O3(Me=Sc,Ta,Ga,Yb,In)基和(1-x)Li NbO3-x(Na,K)(NbyTa1-y)O3基陶瓷材料体系中可望发现新的高性能、高居里温度的压电陶瓷体系.

La_(0.8-x)Ca_(0.2)MnO_3钙钛矿氧化物居里温度研究

来用溶胶－凝胶法制备了系列 Ｌａ_(０．８－ｘ)Ｃａ_０．２ＭｎＯ_３钙钛矿多晶样品，用Ｘ射线衍射分析确定了样品的钙钛矿结构，用透射电子显微镜观察了样品的形貌并估算了颗粒度及粒径分布情况，用 ＰＡＲ１５５型振动样品磁强计测量了样品磁性并确定各样品的居里温度。结果表明，随焙烧温度的提高，样品的平均粒径略有增大，但居里温度的变化没有明显的规律性，对于不同温度焙烧的样品居里温度Ｔｃ随Ｌａ３＋离子空位浓度ｘ的变化表现出相似的规律性，当ｘ＞０．０３时Ｔｃ随ｘ变化不大，当ｘ＜０．０３时，Ｔｃ随ｘ的增大有明显的提高。

高居里温度Nd-Co-Fe-Ga-B永磁材料的研究

用粉末冶金法研制出高居里温度的Nd-Co-Fe-Ga-B永磁材料。Nd-Fe-B永磁材料居里温度从312℃提高到450～500℃;内禀矫顽力_iH_c可达716～955kA/m;最大磁能积(BH)max=223～262kJ/m^3。用穆斯堡尔效应等方法研究Nd_(16)Co_(16)Fe_(61-x)Ga_xB_7样品的结果表明:在x=2时,Ga原子主要占据j_2晶位;x>2时,除j_2外,K_2、j_1、K_1三个晶位均有一定的占据几率。X射线衍射实验证实,此合金在x=2处,四方相的点阵常数a值最大,而c值随x的增大(由1到7)呈线性增加。从磁测量结果发现,在x=2处,内禀矫顽力出现峰值。

Mn和Cr共掺杂对GaAs居里温度的影响

定量分析Mn和Cr共掺杂时GaAs居里温度的特点,经过计算可得反铁磁性交换作用使得材料的居里温度降低,制备高居里温度的材料需要更高的掺杂浓度,增加了制备高居里温度材料的难度;而高的空穴浓度能有效地抑制反铁磁性交换作用对居里温度的影响。

(Mn_(1-x)Fe_x)_5Sn_3合金晶体结构和居里温度

用粉末冶金法(磁场压制烧结)制备(Mn1-xFex)5Sn3(x=0.1～0.5)合金,对其晶体结构、居里温度进行研究。室温XRD分析表明,该系列合金均保持Mn5Sn3的InNi2型相结构,计算发现合金的晶格常数随着x量增大而减小。通过M-T曲线测量结果表明:居里温度TC在室温附近244～391K连续可调,且随着Fe含量的增加而提高,居里温度随成分近似呈线性变化;成分为(Mn0.70Fe0.30)5Sn3合金的居里温度为295K,在外加磁场为0～1.5T下,最大磁熵变约为0.87J·(kg·K)-1,是一种成本低廉的室温磁制冷候选材料。

纳米复合材料(Nd_(0.7)Dy_(0.3))_8Fe_(87)B_5的磁性能和居里温度

采用单辊急冷法制备了(Nd0.7Dy0.3)8Fe87B5非晶薄带,经最佳热处理条件退火处理得到纳米复合永磁材料.采用振动样品磁强计测量常温下样品的磁滞回线以及经零场冷却和加场冷却的M-T曲线.测量结果表明,其退磁曲线部分表现出单一的硬磁性相特征,与不加Dy的Nd8Fe87B5样品相比矫顽力和剩磁比都有不同程度的提高,剩磁和磁能积稍有下降.复合材料(Nd0.7Dy0.3)8Fe87B5的居里温度达到603K,比单相Nd2Fe14B的居里温度提高了15K.

纳米晶交换耦合稀土永磁体α－Fe／Nd_2Fe_(14)B的居里温度及磁性能随温度变化关系研究

从铁磁体材料原子中电子间静电交换相互作用出发，结合Ｈｅｉｓｅｎｂｅｒｇ铁磁性理论，从原子分子设计的角度，针对ＮｄＦｅＢ基稀土永磁材料的晶体结构及原子占位特征，提出了提高居里温度ＴＣ的三条途径，在此基础上，利用熔体快淬工艺合成了具有高ＴＣ和磁性能的高温度稳定性的纳米晶稀土永磁体材料，并对其微结构及磁性能分别进行了表征和振动样品磁强计（ＶＳＭ）的测试与讨论。

纳米晶FeCuNbSiB合金中晶间非晶相的居里温度研究

按具有最佳磁性时纳米晶Ｆｅ７３．５Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ１３．５Ｂ９合金的晶间非晶相的化学成分制得３种非晶条带，测量其居里温度。结果表明，在纳米晶Ｆｅ７３．５Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ１３．５Ｂ９合金中，处于高居里温度α－Ｆｅ之间的纳米尺寸的晶间非晶相的居里温度高于相同化学成分的非晶合金的居里温度，这可能是由于在纳米晶合金中晶间非晶相受到α相的强的铁磁交换作用引起的。

稀磁半导体材料居里温度的极值点

以Zener模型为基础,考虑反铁磁性交换作用对DMS材料居里温度的影响,理论计算得到了居里温度关于掺杂浓度和反铁磁性交换作用的二元函数,对GaAs∶TM(Ga,TM)As(TM=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni)的居里温度做了详细分析得到:n型半导体居里温度有一个极大值,而p型掺杂是单调的递增。

RE对(Gd_(1-x)RE_x)_5Si_4合金晶体结构及居里温度的影响

用真空电弧熔炼制备(Gd1-xDyx)5Si4(x=0.1,0.2,0.3,0.35)和(Gd1-xHox)5Si4(x=0.05,0.15,0.25)系列合金,在950℃下168h的真空热处理后,对其晶体结构、居里温度进行了研究。室温XRD分析发现该系列合金仍保持Gd5Si4的Sm5Ge4正交型结构,采用Rietveld法分析计算发现合金晶格常数随着x量的增加而逐渐减小。试样M-T磁化曲线测量结果表明:居里温度Tc在336K^260K连续可调,改变RE的含量可以得到不同的居里温度Tc;Tc近似呈线性变化,由此得出估计(Gd1-xREx)5Si4(RE=Dy,Ho)的Tc的计算公式。

纳米Fe_3O_4的居里温度和粒径的依赖性

超细Fe3O4粒子（5～50nm）用化学共沉淀法制备,粒子的半径由FeSO4·7H2O和NaNO2的摩尔比来控制。通过磁性测试发现,居里温度Tc随粒径变小而降低,并且还发现,在高温下由于超细Fe3O4粒子团簇长大,对应Tc明显升高。粒子的居里温度Tc值由公式M～（1—T/Tc）^β确定。

低居里温度CuZnTi磁热铁氧体材料的研制

利用ZnFe2O4铁氧体材料居里温度对Zn含量敏感的特点,将其作为主成分,通过Cu、Ti离子掺杂技术调整居里温度并提高材料的温度稳定性。采用传统氧化物工艺制备CuTiZn尖晶石铁氧体材料;采用测量起始磁导率的温变曲线间接测量居里温度的方法,获得了CuTiZn磁热铁氧体材料的居里温度。结果表明,Zn含量增加将使居里温度快速下降;材料成分为Cu0.45Zn0.55Ti0.03Fe1.97O4时居里温度为44.9℃,起始磁导率达852.5,且居里温度点磁导率的变化率达50.3/℃,该组分的CuZnTi铁氧体具有良好的自控温灵敏度,可以用作温热疗法磁热材料。