双相软磁合金晶间非晶相Curie温度的增强效应

控制退火处理工艺使Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金发生纳米晶化,获得不同晶粒尺度和晶相体积分数的非晶纳米晶双相组织状态.基于铁磁学严格Heisenberg自旋交换模型,构造适合非晶纳米晶双相结构要求的双相自旋团聚点阵.采用MonteCarlo模拟方法对上述双相自旋交换耦合点阵进行数值模拟计算.实验测定了经不同退火处理后双相Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金的纳米晶粒大小、纳米晶相所占体积分数以及晶间非晶相厚度对晶间非晶相Curie温度的影响.发现晶间非晶相Curie温度与其厚度的倒数成线性关系.模拟计算与实验测量结果相符.

高Curie温度(1-2x)PbNb_2O_(6)-xSrTiO_(3)-xTiO_2压电陶瓷

采用传统电子陶瓷的制备方法制备了(1-2x)PbNb2O6-xSrTiO3-xTiO2(x=0.005～0.025)高Curie温度(θC)压电陶瓷。X射线衍射分析表明:所有样品在1250℃保温2h烧结均形成铁电性的斜方钨青铜型结构(tungsten bronze structure,TB)。相对介电常数-温度(εr-θ)曲线表明:该体系具有高的θC(500～560℃)。测试了不同掺杂量对陶瓷介电和压电性能的影响,发现材料的θC、压电常数(d33)和机电耦合系数(kp)随着x值的增加先增加后降低。当x=0.02时,陶瓷的d33达到最大值,为83pC/N,θC为550℃,kp达33.4%,材料的介电常数ε3θ3/ε0为217,为组成的最优配方。

Ba掺杂对Pb(Zr,Ti,Sb)O_3压电陶瓷Curie温度与压电性能的影响

用传统固相法制备了组成为0.98Pb1.0–xBaxTi0.48Zr0.52O3–0.02PbSbO3(x=0.18～0.24)的Ba掺杂Pb(Zr,Ti,Sb)O3(PSZT)压电陶瓷。通过X射线衍射和Raman光谱研究了Ba掺杂PSZT陶瓷的结构,并测量和分析了Ba掺杂对PSZT压电陶瓷的Curie温度和压电性能的影响。结果表明:Ba掺杂影响PSZT陶瓷中四方相和三方相的转化过程、两相比例、晶粒大小并导致四方相的晶格畸变。随Ba含量(x)从0.18增加到0.24,PSZT陶瓷的Curie温度从189℃几乎线性下降到141℃;当Ba掺杂量为0.22时,PSZT陶瓷的Curie温度为156℃,压电应变常数d33为578pC/N,机电耦合系数Kp为0.63,机械品质因数Qm为37.3。

Co_(51)Fe_(18)Nb_6Si_(15)B_(10)纳米晶合金磁导率与温度的关系

采用Hopkinson效应分析方法和X射线衍射技术,研究了退火温度对非晶Co51Fe18Nb6Si15B10合金初始磁导率μi与温度的关系及微观结构的影响.实验发现:μi-t曲线的变化呈现四种类型:Hopkinson峰、圆滑峰、长尾特征和单调上升特征;微观结构的转变可分为三个阶段.根据单相非晶合金和双相纳米晶合金在升温过程磁性参量的变化,讨论了α-Fe(Co)纳米晶相的体积分数。

高温压电陶瓷研究进展

评述了碱金属铌酸盐、钨青铜结构、铋层状结构和钙钛矿结构等高温压电陶瓷体系的结构和性能,重点介绍了复合钙钛矿固溶体系Bi(Me)O3–PbTiO3的研究进展。总结了影响压电陶瓷Curie温度的影响因素。提出了高温压电陶瓷今后的研究方向一方面根据容差因子和Curie温度的关系开发新的高温压电体系;另一方面通过掺杂改性和工艺优化增加钙钛矿结构的稳定性并提高其性能。

非化学计量比MnFe(P，Si，Ge)合金在低场下的磁热效应

通过XRD和磁性测量对非化学计量比MnFe(P,Si,Ge)合金的相组成和磁性进行了研究.xRD分析表明。所有样品都具有Fe_2P型六角结构,主相为(Re,Mn)_2(P,Si,Ge),并存在少量的第二相(Fe,Mn)_3(Si,Ge).过量的Mn和Fe都会使合金的Curie温度降低,由343K(化学计量比)降低到294K(过量Mn)和286K(过量Fe);过量的Mn能减小热滞,而过量的Fe会使热滞增加;磁熵变也有所减小,在1.5T的磁场下,最大磁熵变由5.2J/(kg·K)(化学计量比)减小到4.9J/(kg·K)(过量Mn)和3.8J/(kg·K)(过量Fe).

La0.6Pr0.5Fe11.5-xCoxSi1.5合金的磁性和磁热效应

使用电弧炉熔炼法制备了La0.6Pr0.5Fe11.5-xCoxSi1.5(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5和0.6)系列合金。XRD分析与SEM成分分析表明该系列合金中除含有少量富镧相(P4/nmm)和α-Fe相外,均由NaZn13型立方结构单相组成,晶格常数随着Co含量的增加基本保持不变。磁性测量表明该系列合金的TC随着Co含量的增加呈线性增加,当x=0.6时,TC达264K。合金的升、降温磁化曲线随着Co含量的增加逐渐重合,即表明该系列合金的热滞随着Co含量的增加而减小;利用Maxwell方程计算得出在x=0时,合金在ΔB=1.5T的外磁场下-ΔSm达到38.4J.kg-.1K-1。这种磁熵变来源于外磁场引起的一级相变,随着Co含量的增加-ΔSm线性减小,这是由于Co含量的增加使合金的磁相变出现由一级相变向二级相变转变。

LaMnO_3的A位二元掺杂对磁电阻效应的调制和提高

基于探讨钙钛矿型锰氧化物磁电阻效应的目的,样品采用固相反应法制备,主要就LaMnO3的A位二元掺杂对磁电阻效应的影响作比较研究,发现(La1-xRx)0.67T0.33MnO3(T为Ca,Sr;R为Sm,Gd,Tb,Y)随x的增加,Tp和Tc逐渐降低,ρm和磁电阻值迅速增加,均可用晶格效应来解释;La0.67Sr0.33-xCuxMnO3(0≤x≤0.33)的Tp随x的增加而下降,室温磁电阻值明显增大还提高了其温度稳定性,是因A位平均离子半径<rA>和A位离子的失配度起主要作用;La0.67(Ba1-xCax)0.33MnO3(x=0,0.40,0.45,0.55,0.60,1.00)的ρ-T变化呈现双峰特性,在0.4 T的磁场下,在77 K^230 K的温区内,磁电阻随T的升高而单调下降,可用晶界效应来解释,在Tc附近出现峰值磁电阻,这种高温磁电阻变化行为可用DE模型及非磁无序来说明;La0.5Ca0.5-xBaxMnO3(0≤x≤0.50)系列样品,当x≥0.14时随x的增加Tp升高,Tp处的峰值电阻逐渐减小,在5 T的磁场下,x≤0.20时磁电阻随T的降低先增大后减小再增大,峰值在Tp附近,x≥0.20时磁电阻随T降低而线性增加,其原因是相邻Mn离子间存在铁磁性和反铁磁性两种效应相互竞争。

LaMnO_3不同晶位掺杂的磁电阻效应

基于研究钙钛矿型氧化物磁电阻效应的目的,采用固相反应法制备了实验所需的单相多晶样品,主要就La位二价金属离子掺杂和稀土互掺及Mn位掺杂对LaMnO3磁电阻影响的实验结果作比较研究,发现La位稀土互掺对磁电阻的影响可以用晶格效应来解释,并明确指出La位和Mn位掺杂是提高和调制钙钛矿型锰氧化物超大磁电阻效应的一种有效途径.

R_2Fe_(17)N_x中子衍射研究(R=Y,Dy,Nd)

用中子衍射法测定了R_2Fe_(17)N_x(R=Y,Dy,Nd)中N的占位及磁结构。

LaMnO_3的La位掺杂对输运特性和磁电阻的影响

采用固相反应法制备实验所需的多晶样品,主要探讨LaMnO3的La位分别用不同价阳离子掺杂对输运特性和磁电阻的影响,明确指出La位掺杂是提高和调制钙钛矿型锰氧化物超大磁电阻(CMR)效应的一种有效途径。实验结果表明:La1-xMxMnO3(M为Ag,Na)多晶样品当0.1<x<0.2时室温磁电阻值最大;La1-xMxMnO3(M为Sr,Ca,Pb等)当x=0.33时体系为最佳导电和CMR态,其本质原因是双交换(DE)作用和Jahn-Teller效应;La1-xMxMnO3(M为Te,Ce,Zr,Sb等)电子掺杂型锰氧化物在发生PM-FM转变的同时伴随半导体-金属的相变,而两个相变温度Tc与Tp非常接近,在Tc附近具有CMR效应,这种现象我们认为可用广义的DE模型来解释。

钙替代锶对钌氧化物磁学性质的影响

研究了钙替代锶对钌氧化物磁学性质的影响,利用Curie Weiss定律确定了样品的Weiss温度TP,利用交流磁化率随温度变化的关系确定样品的Curie温度TC.测量了各温度下的磁滞回线,得到了样品的矫顽力.利用趋近饱和定律计算了样品的饱和磁矩.研究了Weiss温度、Curie温度、矫顽力和磁化强度随钙替代量的变化规律.

机械激活前驱体法制备BaTi_2O_5

以BaCO3和TiO2为原料通过高频共振机械激活获得BaTi2O5前驱体,并在1200℃保温3h烧结制得BaTi2O5块体。通过XRD、SEM等分别分析了机械激活过程中前驱体的变化以及烧结体相成分和显微结构。结果表明:BaTi2O5烧结体的晶粒形貌为具有异向生长特征的棒状结构,其居里相变温度约为350℃,居里点的最大介电常数约为232(100kHz)。

新型纳米晶软磁合金Fe_(69.4)Cu_(0.6)Cr_(3.2)V_(0.8)Si_(14)B_(12)的研究

本文报道了新开发的纳米晶Fe_(69·4)Cu_(0·6)Cr_(3·2)V_(0·8)Si_(14)B_(12)合金的综合磁性能,包括直流磁性,交流有效磁导率和高频铁损。考查了新合金的起始磁化率的温度关系。观察表明退火样品在较低温度范围内不出现Hopkinson峰,用Thomas理论解释了这种现象。

(1-x)K0.49Na0.51NbO3-xLiNbO3无铅压电陶瓷的性能

用传统固相烧结法制备(1-x)K0.49Na0.51NbO3-xLiNbO3(KNNLN,x=0.00～0.08,摩尔分数)体系无铅压电陶瓷。用X射线衍射仪及精密阻抗分析仪等研究不同掺量LiNbO3掺杂后对KNNLN体系陶瓷的晶体结构和电性能的影响。结果表明:在研究组成范围内,LiNbO3加入后能够形成单一钙钛矿结构的固溶体。随着LiNbO3的掺量的增加,晶体结构从正交转变为四方结构,并且经过由正交至四方多型相转变的过渡组成区域0.05≤x≤0.06。在过渡组成区域的四方相边界x=0.06处能够获得优异的电学性能:压电常数d33=246 pC/N,相对介电常数εr=679,机械品质因子Qm=52,平面机电耦合系数kp=41.6%。由于该组成陶瓷具有很高的Curie温度TC=467℃,因此适合应用于高温场合。

镁掺杂钛酸钡陶瓷的固相法制备及介电性能

采用固相法分别于1195,1210,1225,1240℃和1255℃下制备了不同掺镁量的Ba(1–x)MgxTiO3(x=0.03,0.06,0.09,0.12)陶瓷。借助X射线衍射和阻抗分析仪对其相结构和介电性能进行了测试。结果表明:随着Mg含量的增加,Ba(1–x)MgxTiO3陶瓷的立方相含量增加,四方相含量减小,介电常数减小,Curie温度降低,Curie峰明显展宽,出现明显的弥散现象。1225℃烧结的Ba0.97Mg0.03TiO3陶瓷的性能稳定,其介电常数和介电损耗分别为1600和0.002。

淬火对层状钙钛矿铁电材料性能的影响

研究了不同的淬火温度对层状钙钛矿结构铁电陶瓷SrBi4Ti4O15和Sr2Bi4Ti5O18的微结构、铁电性能与介电性能的影响。经过不同温度淬火后,两种样品的微观结构基本不变,但淬火温度高于Curie温度时,其铁电性能改善明显,表现为剩余极化强度增大,回线的矩形度变好,矫顽场基本不变。SrBi4Ti4O15经过600℃和800℃淬火后,剩余极化强度分别提高约35%和88%。Sr2Bi4Ti5O18经过400℃淬火后,剩余极化强度提高约28%。淬火同时还使样品的相对介电常数增加,介电损耗减小。淬火对介电性能的改善与经淬火后材料中氧空位等缺陷的动性减弱、在畴壁处的聚集减少及铁电畴易于翻转有关。

La0.70Ca0.30–xSrxMnO3薄膜的制备及磁卡效应

采用溶胶–凝胶旋涂法在Si基片上生长La0.70Ca0.30–x Srx MnO3(x=0,0.05,0.10,0.15)薄膜材料。利用X射线衍射仪、原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜和振动样品磁强计对薄膜的结构、形貌、膜厚、Curie温度和磁卡效应进行了研究。分析了Sr含量对薄膜磁性能和磁卡效应的影响。结果表明,薄膜为单相正交钙钛矿结构,薄膜表面平整致密,均方根粗糙度约为2.3 nm,薄膜厚度约为260 nm。在室温条件下,随Sr含量增加,薄膜的磁性由顺磁性转变为铁磁性,Curie温度和最大磁熵变均向高温移动。当x=0.15时,薄膜在299 K时的最大磁熵变达到16.04 mJ/(cm3 K),有较好的室温应用前景。

低Sc含量BZSPTx高温压电陶瓷的结构和介温特性

为了降低BiScO3–PbTiO3高温压电陶瓷的成本,采用传统固相反应制备了低Sc含量的(1–x)(0.15BiScO3–0.85PbTiO3)–xBi(Zn1/2Ti1/2)O3(BZSPTx,x为摩尔分数)高温压电陶瓷,用X射线衍射、扫描电子显微镜和介温性能测试表征样品的微观结构、物相,结果显示:当x=0.075～0.125,BZSPTx陶瓷具有单一四方相钙钛矿结构,同时BZSPTx体系具有较大的四方畸变度(c/a>1.1)。介温性能测试表明BZSPTx体系可获得高于PbTiO3陶瓷的Curie温度(TC>520℃),其介温特性依赖于四方畸变程度;当Bi(Zn1/2Ti1/2)O3含量x为0.075时,BZSPTx陶瓷体系获得最大压电活性(d33=76 pC/N),同时具有较高的Curie温度(TC=536℃),该材料体系有望在航空航天、石油勘探和民用等领域的高温压电传感器中得到应用。

MnFeP_(0.63)Ge(0.12)Si_(0.25)B_x(x=0,0.01,0.02,0.03)化合物的磁热效应

对MnFeP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)B_x(x=0,0.01,0.02,0.03,原子分数)化合物的结构和磁热效应(MCE)进行了研究.XRD分析结果表明:MnFeP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)B_x(x=0,0.01,0.02,0.03)的主相均为Fe_2P型六角结构,空间群为P62m.随着B含量的增加晶格常数a增大c减小,晶胞体积基本保持不变.磁性测量表明:随着B含量由0增加到0.03时,Curie温度(T_C)从300 K升到347 K,热滞分别为20,17,11和6 K.0-1.5 T外磁场下最大磁熵变△S_M分别为14.83,11.41,11.26和11.8 J/(kg·K).