Er_(2-x)Ce_xFe_(17)金属间化合物的磁熵变特性研究

在氩气气氛中用熔炼法制备了Er2-xCexFe17（x=0，0．05，0．08，0．1，0．15，0．2，0．3，0．4）化合物，通过粉末X射线衍射和SQUID磁强计研究了样品的结构、磁性和磁熵变。结果表明，Er2-xCexFe17化合物具有Th2Ni17型六方结构，通过成分微调使其居里温度处在室温附近。Er2-xCexFe17化合物的λ形（-△SM）-T曲线表明其在居里点附近发生的相变属于二级相变，它使化合物可在较宽温区范围内保持较大的磁熵变。当x=0．05-0．15时，Er2-xCexFe17化合物在2．0和5．0 T外场作用下的最大磁熵变达到金属Gd的40-50％，且其化学性质稳定、制冷温区宽、价格低廉，是一类性价比较高、应用潜力较大的新型低场室温磁制冷工质材料。

熵调控的Gd_(2)Co_(17)金属间化合物的结构与室温磁性能

熵调控材料因其独特的设计理念和优于传统合金的性能而受到广泛关注.本文将熵调控的设计理念引入金属间化合物中,设计并通过真空电弧熔炼的方法制备了一系列熵调控的Gd_(2)Co_(17)金属间化合物,期望通过熵调控的方法来稳定其结构,改善其磁性能.应用热力学理论预言熵调控的Gd_(2)Co_(17)系列金属间化合物具有稳定的单相,其单相性被X射线衍射实验所证实.通过组态熵调控原子尺寸因素,获得了菱方和六方两种晶体结构.熵调控改善了Gd_(2)Co_(17)系列金属间化合物的室温磁性能,过渡族金属位的熵调控使磁各向异性发生由基面到易轴的转变,稀土位的熵调控有助于提高其矫顽力,所有熵调控样品室温时的饱和磁矩均比二元Gd_(2)Co_(17)显著提升,可能是稀土或过渡族金属子晶格磁矩无序取向削弱了金属间化合物中稀土的4f电子与过渡族金属的3d电子磁矩之间的反平行交换作用所导致.磁价模型研究表明:熵调控设计导致Gd_(2)Co_(17)系列金属间化合物中Nsp↑(未极化sp导带中的电子数目)增加,增加了导带电子作为媒介引发过渡族金属子晶格的3d电子与稀土的4f电子之间强磁交换作用的概率,形成以游动的s电子为媒介,使磁性原子中局域的4f电子自旋与其近邻磁性原子的3d电子自旋产生交换作用,进而表现出饱和磁矩增大.本研究有助于提高熵调控的Gd_(2)Co_(17)的潜在应用性.

金属间化合物Tb_2Co_(17-x)Mn_x的结构与磁性研究

研究了 Mn替代 Co对 Tb2 Co1 7金属间化合物结构和磁性的影响。 X射线衍射表明 :Tb2 Co1 7- x Mnx(x=0 ,1,2 ,3,4)化合物均为 Th2 Zn1 7型菱方结构 ;晶胞参数和单胞体积均随 Mn含量的增加而线性增大。磁性测量表明 :Tb2 Co1 7- x Mnx(x=0 ,1,2 ,3,4)化合物室温为面各向异性 ;居里温度 Tc随 Mn含量 x的增加而线性降低 ;自旋重取向温度 Tsr随 Mn含量 x的增加而线性降低 ;饱和磁化强度 Ms起初随 Mn含量增加而缓慢增大 ,当 x>3时随 Mn含量增加而迅速减小。

金属间化合物Ho_2Co_(17-x)Si_x的磁性能机制研究

研究了非磁性原子Si替代Co对Ho2 Co17金属间化合物结构和磁性的影响。X射线衍射表明 ,所有Ho2 Co17 xSix(x =0 .5 ,1.0 ,1.5 ,2 .0 ,2 .5 ,3.0 )化合物都为Th2 Ni17型六角结构 ;化合物的晶格常数和单胞体积都随Si含量的增加而呈线性下降。磁性测量表明 ,Ho2 Co17 xSix 化合物的居里温度和饱和磁化强度均随Si含量的增加而呈线性下降。从热磁曲线测量观察到 ,当 0 .5≤x≤ 3.0时Ho2 Co17 xSix 化合物出现由易面到易轴的自旋重取向 ,自旋重取向温度Tsr随Si原子含量的增加先下降 ,而后又上升 ,在x =2 .5处出现最低点。

Er_(2-x)Pr_xFe_(17)化合物的结构与磁熵变

较详细地研究了Er2-xCexFe17化合物的结构、磁性和磁熵变.结果表明,轻稀土Ce的掺入虽然没有明显改变Er2Fe17化合物的相结构及其晶格常数,但改变了Er次晶格与Fe次晶格之间的耦合系数,使仍为Th2Ni17型六方结构的Er2-xCexFe17化合物的居里温度可通过成分微调使其处在室温附近.Er2-xCexFe17化合物的λ形(-△SM)-T曲线表明其在居里点附近发生的相变属于二级相变,它使化合物可在较宽温区范围内保持较大的磁熵变.Er2-xCexFe17化合物在x=0.05～0.1范围内具有较大的磁熵变,其在2.0 T和5.0 T外场下的最大磁熵变达到金属Gd的40%～50%,且其化学性质稳定、制冷温区宽、价格低廉,是一类性价比较高、应用潜力较大的新型低场室温磁制冷工质材料.

Er2-xRxFe17(R=Pr,Ce)化合物的结构与磁熵变研究

在氩保护气氛中用熔炼法制备了Er2-xRxFe17(R=Pr,Ce)系列合金,通过粉末X射线衍射和SQUID磁强计研究了样品的结构和磁熵变.结果表明,轻稀土Pr和Ce的掺入没有明显改变Er2Fe17化合物的相结构,但改变了Er次晶格与Fe次晶格之间的耦合系数,使仍为六方Th2Ni17型结构的Er2-xRxFe17化合物的居里温度可通过成分微调使其处在室温附近,Er2-xRxFe17化合物的λ形(-△SM)-T曲线表明其在居里点附近发生的相变属于二级相变,Er2-xRxFe17化合物有较大的磁熵变,且致冷温区较宽,是一类有很大应用潜力的室温磁致冷材料.

直接熔盐电化学还原固态Tb4O7-Fe2O3制备Tb2Fe17

在CaCl_2熔盐中直接电化学还原固态Tb_4O_7与Fe_2O_3(Tb:Fe=2:17)的混合粉末,一步制得了金属间化合物Tb_2Fe_(17).结合混合氧化物烧结片在850℃的CaCl_2熔盐中3.1V电解不同时间段产物的成分分析探讨了还原机理,Fe_2O_3优先还原成金属Fe,随后Tb_4O_7粉末在Fe上还原逐渐生成Tb_2Fe_(17).采用不锈钢筛网电极循环伏安法证明了Tb_4O_7在Fe上的欠电位还原.

Ti-23Al-17Nb激光焊接接头的组织性能研究

通过室温和高温拉伸性能测试研究焊后热处理和同步预热对Ti-23Al-17Nb(原子分数,下同)合金CO2激光焊接接头性能的影响。结果表明,接头室温和高温拉伸性能低,焊后真空热处理提高接头室温和高温拉伸性能,仍低于母材;同步预热接头室温强度和塑性与母材相当,高温强度与焊后热处理效果相当。组织分析显示,焊缝存在两个腐蚀衬度区,组织为B2相,热影响区晶粒由熔合线到母材逐渐细化,焊后热处理和同步预热改变β相基体上α2相的析出。

非磁性替代原子对Ce_2Co_(17)居里温度和饱和磁化强度的影响

用真空电弧熔炼法制备了Ce2 Co17-xMx(M =Ga ,Al和Si)化合物。通过X射线衍射和磁性测量手段 ,研究了非磁性替代原子Ga,Al和Si的加入对Ce2 Co17化合物的居里温度和饱和磁化强度的影响 ,其中Si在Ce2 Co17化合物中的固溶度最小 ,并使居里温度和饱和磁化强度下降幅度最大。

Ho2Fe11Al6金属间化合物的低温零热膨胀及其机制

稀土-过渡金属元素(Rare earth-transition metal, R-TM)构成的金属间化合物具有良好的永磁、磁热和磁弹性能。近年来,新型负热膨胀化合物的探索及其机制研究作为一个新兴的研究领域被广泛关注。通过高分辨同步辐射X射线和中子衍射对Ho2Fe11Al6化合物的反常热膨胀行为进行了研究。从原子磁矩随温度变化的角度定量揭示了磁致体积效应(Magneto-volume effects, MVEs)的成因:随着温度升高,铁原子的磁矩持续降低,使得磁致体积效应逐渐削弱;低温下,与原子间非简谐振动导致的体积正热膨胀相抵消,从而晶格出现持续的零热膨胀行为。在温度高于居里温度时,磁有序消失,晶格表现正常的正热膨胀。结合其本征金属性, Ho2Fe11Al6的低温零热膨胀性在未来高精度度量和定位仪器具有潜在的应用价值。

Y_2Fe_(17-x)Cr_x的结构和居里温度

利用准第一原理原子间相互作用势对Y_2Fe_(17-x)Cr_x的结构进行了原子级模拟。并研究了Cr原子在Y_2Fe_(17)结构中的择优占位行为,结果表明Cr原子择优占据4f,12j晶位。在Cr原子择优代位的基础上,详细计算了Y_2Fe_(17-x)Cr_x的晶体结构,原子晶位和晶格常数,这些都与实验结果吻合很好。进一步计算了弛豫结构的态密度,并利用自旋波理论对居里温度的先升后降的行为进行定性解释。上述结果表明了第一原理原子间相互作用势在研究此类化合物的有效性。

耐高温钐钴永磁材料制造技术

成果简介： 耐高温钐钴永磁是一种新型2：17型钐钴稀土永磁材料，这种永磁材料可用于500℃的环境下。永磁材料是指一类磁性材料，这种磁性材料经充磁至饱和，去掉外磁场后，仍然能保留其磁性，又称为硬磁材料或恒磁材料。本项目中的磁性材料是以稀土元素钐与过渡族元素钴所形成的金属间化合物Sm2Co17为基体的永磁材料。