Laves相稀土-过渡族金属间化合物Tb_(1-x)Dy_(x)Co_(1.95)的磁学性质及相变研究

主要研究了Tb_(1-x)Dy_(x)Co_(1.95)稀土-过渡族金属间化合物体系的磁学性质及相变性质。利用X射线衍射表征物相,利用磁学测量系统对材料的磁学性能及磁性相变的种类和温度进行测定,利用热机械分析仪(TMA)测试得到了材料的热膨胀曲线。结果表明:随着体系中Dy元素含量的增加,材料的晶格常数和居里温度均呈现降低趋势。Tb_(1-x)Dy_(x)Co_(1.95)体系在测试温度范围内发生了一级的铁磁相变,这弥补了相关领域的研究空白。除此之外,Tb1-xDyxCo1.95体系在发生磁性相变时的能量变化补偿了正常热胀冷缩,导致Tb_(1-x)Dy_(x)Co_(1.95)体系在一定温度范围内存在较小的热膨胀效应。

稀土富过渡族金属CaCu_5型衍生化合物的结构

材料的性能与其晶体结构密切相关,稀土(R)富过渡族金属(T)化合物是当今探索新型永磁材料的研究重点之一,结合国家自然科学基金重点项目“新型稀土功能材料探索”课题,作为研究第3组元对形成RT_5衍生化合物的稳定作用及其占位和对磁性能影响的基础,综述了以CaCu_5型结构的RT_5为原晶胞,不同数量的哑铃对2T原子,以不同方式有序或无序替代某些位置的R原子可能衍生的化合物,以及它们与原晶胞结构的关系。

稀土过渡族金属化合物的磁制冷性能

给出了设计室温磁制冷功能材料的基本原则及具体方法 ;介绍了ΔT测试装置的工作原理。通过测试、验证得出 :Re2 Fe17 XMeX 型稀土过渡族金属化合物所形成的Ce2 Fe16 .4 Co0 .6 与Er2 Fe15.2 6 Ni1.74 化合物具有较好的制冷效果 ,在外加磁场强度H =2 .0T条件下 ,它们的退磁制冷温差ΔT均可达 4 .5K以上 ,基本与纯金属钆接近 (ΔT =5 .2 5K) ,但它们的价格仅为钆的 1/ 3。

新型稀土过渡族金属间化合物的理论研究

稀土永磁材料是以稀土金属元素与过渡族金属所形成的金属间化合物为基本的永磁材料 ,稀土永磁材料的磁性能与组成该永磁体的稀土化合物的晶体结构有密切关系 .了解稀土永磁化合物的结构将为了解稀土永磁材料的性能和制造工艺打下基础 .本文介绍了目前取得较大进展的新型稀土永磁材料的研究成果 .

化合物TbMn_6Sn_6的磁性和磁相变

采用分子场理论模型对稀土过渡族金属间化合物的磁性、自旋重取向相变和场诱导的一级磁相变进行了研究。从理论上计算了TbMn6Sn6的易磁化方向随温度的变化以及不同温度时的磁化曲线,描述了自旋重取向相变和场诱导的一级磁相变。基于单离子模型计算了Tb离子和化合物的一阶和二阶磁晶各向异性常数及其随温度的变化,得到了和实验数据基本一致的结果。结果表明:Mn次晶格和Tb次晶格磁晶各向异性能之间的相互竞争是导致自旋重取向相变的物理机制,而稀土离子的四阶晶场项对场诱导的一级磁相变产生很大的影响。

Dy_2Fe_(17-x)Al_x化合物中的R──T交换耦合常数的计算

提出利用分子场近似结合中子衍射或Ｘ射线衍射的实验结果，计算Ｒ２Ｆｅ１７型稀土过 渡族化合物中的稀土磁矩与过渡族磁矩之间的交换耦合常数的方法．计算了 Ｄｙ２Ｆｅ１７－ｘＡｌｘ （ｘ＝２，３，４，５，６，７，８）化合物中的稀土磁矩与过渡族磁矩之间的交换耦合常数－ＪＲＴ／ｋ， 结果分别为７，７７ Ｋ，７．２７ Ｋ，７．３９ Ｋ，８．６２ Ｋ，８．６４Ｋ，９．５２ Ｋ，１０．３４ Ｋ．其中对ｘ＝５，６， ７，８的化合物计算结果与高场测量的实验值８．７７ Ｋ，９．２５ Ｋ，１０．１Ｋ，１０．９Ｋ符合得较好． 说明从分子场理论出发，利用Ｘ射线衍射或中子衍射的结果更细致地考虑一些替代的细 节，计算稀土过渡族化合物中的稀土（Ｒ）磁矩与过渡族（Ｔ）磁矩之间的交换耦合常数是 一种可取的方法．

化合物DyMn_6Sn_6的磁晶各向异性及自旋重取向相变研究

采用交换相互作用的分子场理论模型对金属间化合物DyMn6Sn6的自旋重取向相变进行了研究。从理论上计算了DyMn6Sn6的易磁化方向以及Dy和Mn离子磁矩与c轴夹角随温度的变化。基于单离子模型计算了Dy离子的一阶和二阶磁晶各向异性常数K1R和K2R随温度的变化。研究表明,为了很好的描述该化合物的自旋重取向相变,必须考虑Dy离子的四阶晶场项及相应的二阶磁晶各向异性常数K2R、K2R与K1R和Mn离子磁各向异性常数K1t之间的相互竞争是导致DyMn6Sn6自旋重取向相变的重要因素。

稀土富过渡族金属化合物的形成条件、晶体结构和磁性能(Ⅰ)

稀土(R)富过渡族金属(T)化合物是探索新型稀土永磁材料的主要研究对象,其磁性能与晶体结构密切相关。本文系统综述了我们近年来针对二元化合物不存在的情况下,通过第三组元M的稳定作用,合成和稳定具有CaCu5型衍生结构的化合物Rm-nT5m+2n(包括R(T,M)7,R2(T,M)17,R3(T,M)29和R(T,M)12),具有NaZn13型结构的化合物R(T,M)13,以及m层RT5和n层RT3B2组合的化合物Rm+nT5m+3nB2n等方面的主要研究结果。重点讨论了这些化合物的晶体结构、形成条件和磁性能,阐述了加入M对化合物的稳定作用机制,及M的晶体学占位对磁性能的影响。研究结果表明:M的加入不仅能够起到稳定化合物的作用,往往还可以显著改善化合物的磁性能。

稀土富过渡族金属化合物的形成条件、晶体结构和磁性能(Ⅱ)

稀土(R)富过渡族金属(T)化合物是探索新型稀土永磁材料的主要研究对象,其磁性能与晶体结构密切相关。本文系统综述了我们近年来针对二元化合物不存在的情况下,通过第三组元M的稳定作用,合成和稳定具有CaCu5型衍生结构的化合物Rm-nT5m+2n(包括R(T,M)7,R2(T,M)17,R3(T,M)29和R(T,M)12),具有NaZn13型结构的化合物R(T,M)13,以及m层RT5和n层RT3B2组合的化合物Rm+nT5m+3nB2n等方面的主要研究结果。重点讨论了这些化合物的晶体结构、形成条件和磁性能,阐述了加入M对化合物的稳定作用机制,及M的晶体学占位对磁性能的影响。研究结果表明:M的加入不仅能够起到稳定化合物的作用,往往还可以显著改善化合物的磁性能。

新型稀土永磁材料Nd_2Fe_(17-x-y)Nb_xAl_y的中子衍射分析及磁性能研究

通过X射线衍射、中子衍射及磁测量等研究了Nb、Al双取代对Nd2Fe17-x-yNbxAly化合物结构和磁性能的协同影响。X射线衍射结果表明,Nd2Fe17-x-yNbxAly的晶胞体积几乎随Al含量的增加而线性增加,当Al含量相同时,Nb的加入引起晶胞体积的增大。中子衍射分析结果表明,Nb优先占据6c晶位,Al优先占据18h晶位。磁测量结果表明,0.0≤y≤3.0时,单取代的Nd2Fe17-yAly化合物的居里温度随Al含量的增加先升高后降低,但双取代的Nd2Fe16.5-yNb0.5Aly化合物的居里温度却随Al含量的增加而线性升高,这表明Nb、Al双取代对磁性能的改善会产生协同效应。

Sm-Co-Ti三元系相关系及某些单相化合物的结构与磁性

通过X射线衍射和磁性测量研究了Sm Co Ti三元体系富Co区固相线下的相关系 ,并探索了Co基 3:2 9型化合物存在的可能性 ,进而研究了某些单相化合物的结构和磁性 .实验表明 ,该体系中存在三个三元化合物SmCo7-xTix,Sm2 Co17-xTix 和SmCo12 -xTix,其固溶区分别为 0 .32≤x≤ 0 .5 4,0≤x≤ 1.13和 1.45≤x≤ 1.95 .按Sm9.3 1Co90 -xTix(3≤x≤ 15 )成分配料 ,Sm按其质量的 15 % ,2 0 % ,2 5 %三个比例过量加入 ,在 130 3— 140 3K温度范围内退火 ,均未发现 3∶2 9相 .在制备出的SmCo12 -xTix,和Sm2 Co17-xTix 两个系列化合物中 ,随着Ti含量的增加 ,它们的居里温度和饱和磁化强度都单调降低 .Sm2 Co17-xTix 化合物在居里温度以下表现为单轴各向异性 ,而SmCo12 -xTix 化合物表现为面各向异性 .SmCo12 -xTix 和Sm2 Co17-xTix 化合物 1.5K下的磁晶各向异性场随Ti含量的变化都呈现一个极大值 。

R_2Fe_(17-x)Al_x化合物中R-T交换耦合常量的计算

讨论了利用分子场近似结合中子衍射或X射线衍射的实验结果计算R2 Fe17型稀土过渡族化合物中稀土磁矩与过渡族磁矩之间交换耦合常量的方法 ,并据此计算了R2 Fe17-xAlx(R =Tb ,Dy ,Ho ,Er,Gd ,x =7或 8)化合物中稀土磁矩与过渡族磁矩之间的交换耦合常量 .计算结果与实验值符合较好 .

(Nd_(1-x)Er_x)_3Fe_(27.3)Ti_(1.7)化合物的结构与磁性

通过x射线衍射分析和磁性测量对 (Nd1 -xErx) 3Fe2 7 3Ti1 7化合物的结构与磁性进行了研究 .单相 (Nd1 -xErx) 3Fe2 7 3Ti1 7化合物的成相范围为x =0 0— 0 5之间 ,所有化合物均属于单斜晶系、Nd3(Fe ,Ti) 2 9型结构和A 2 m空间群 .着Er含量的增加 ,(Nd1 -xErx) 3Fe2 7 3Ti1 7化合物的晶胞体积、居里温度TC 和 5K下的饱和磁化强度Ms 均单调减小 ,而 5K下的饱和磁化强度Ms 和Er含量的关系与稀释模型所描述的结果相一致 .(Nd1 -xErx) 3Fe2 7 3Ti1 7化合物从室温的易面转变 5K时的易锥 .室温磁晶各向异性场Ba 随Er含量的增加而减小 ,基于磁晶各向异性的结果 ,给出了 (Nd1 -xErx) 3Fe2 7 3Ti1 7化合物的磁相图 .

化合物HoMn_6Sn_6的磁晶各向异性及自旋重取向相变研究

采用交换相互作用的分子场理论模型对金属间化合物HoMn6Sn6的自旋重取向相变进行了研究.从理论上计算了HoMn6Sn6的易磁化方向以及Ho和Mn离子磁矩与c轴夹角随温度的变化.基于单离子模型计算了Ho离子的一阶和二阶磁晶各向异性常数K1R和K2R随温度的变化.研究表明,为了很好描述该化合物的自旋重取向相变,必须考虑Ho离子的四阶晶场项及相应的二阶磁晶各向异性常数K2R,K2R与K1R和Mn离子磁晶各向异性常数K1t之间的相互竞争是导致HoMn6Sn6自旋重取向相变的重要因素.

金属间化物Nd(Fe_(1-x)Co_x)_(10)V_2的磁性能机制

通过X射线衍射.磁测量和M(?)ssbauer谱测定了Nd（Fe1-Cox）10V2的结构和磁性.结果表明,Nd（Fe1-xCox）10V2（x=0,0.05,0.10,0.15,0.20）化合物的晶体结构均为ThMn12型结构;随着 Co含量x的增大,晶格常数将单调减少.Co原子的替代将导致化合物各个Fe晶位上的磁超精细场值Bhf逐渐增加.Co部分取代Nd（Fe1-xCox）10V2中的Fe原子时.将择优占据8i铁晶位.取向样品NdFe10V2的热磁曲线和变温M(?)ssbauer谱研究结果表明.该化合物在T=120K条件下存在自旋重取向现象.

金属间化合物DyMn2Ge2的自发磁相变和场诱导的磁相变

在10—800K的温度范围内用X射线衍射方法测量了DyMn2Ge2化合物的晶格常数与温度的变化关系，观察到高温时DyMn2Ge2由顺磁状态到反铁磁状态的自发磁相变伴随着晶格常数a的负的磁弹性异常现象. 在4.2K—200K的温度范围内测量了DyMn2Ge2的交流磁化率. 在交换相互作用的分子场模型近似下，从理论上分析讨论了DyMn2Ge2的低温自发磁相变和场诱导的磁相变. 计算了DyMn2Ge2单晶的磁化强度与温度的变化关系以及不同温度下外磁场沿晶轴c方向时的磁化曲线. 理论分析和计算结果表明，温度低于33K时在DyMn2Ge2中观察到的场诱导的一级磁相变为由亚铁磁状态(Fi)到中间态(IS)相变.

Gd_2Co_2Al电子结构和磁性的第一性原理研究

从第一性原理出发,在局域自旋密度近似(LSDA)和LSDA+U(在位库仑能)近似下,采用FPLAPW密度泛函能带计算方法研究了Gd2Co2Al的电子结构和磁性.从平均场近似出发,估算了体系的居里温度,并分析了导致体系居里温度偏低的原因.研究结果显示Gd2Co2Al为金属导体,其强的铁磁性的提供者主要是Gd,且Co的局域铁磁性是不稳定的.基于LSDA近似的计算表明Gd2Co2Al呈现亚铁磁性,因为Co与Gd两者磁矩反平行排列.考虑在位库仑能修正的LSDA+U方法则发现一个适当的在位库仑能(U=3·0eV)使体系从亚铁磁态转变为铁磁态,此时Co原子磁矩基本为零与实验结果更为相符.在位库仑能的变化对Co原子磁矩以及磁性原子的能级分布影响较大,但对Gd的磁性基本无影响.由于体系5d-3d态杂化和在位库仑排斥作用竞争使得Co原子磁矩呈现出波动性的特性.