(Fe1-xMnx)2Gd合金的结构、磁性能及磁致伸缩性能

采用真空氩弧熔炼的方法制备了(Fe1-xMnx)2Gd(x=0.00,0.15,0.30,0.45)合金样品,在800℃下进行热处理10 h。利用X射线衍射仪及Rietveld结构精修、扫描电镜及能谱仪(SEM/EDS)、综合物性测量系统(PPMS)、电阻应变法研究了(Fe1-xMnx)2Gd系列合金的结构、磁性能及磁致伸缩性能。结果表明,对于Mn名义含量x为0.15,0.30的样品,EDS测定显示Mn的实际含量分别为0.138、0.279,结构精修的对应结果为0.143、0.295,证明了精修结果的准确性。当x≤0.3时,(Fe1-xMnx)2Gd合金具有典型的Mg Cu2型面心立方(fcc)晶体结构,随着Mn含量x的增加,该系列化合物的晶胞体积V和晶胞参数a增大,但始终保持fcc结构不变。(Fe1-xMnx)2Gd(x=0.00,0.15,0.30)饱和磁化强度Ms随Mn替代量的增加而逐渐降低,Ms分别为67.67、63.06、58.12emu/g。当室温条件下外加磁场为200Oe时,(Fe1-xMnx)2Gd(x=0.00,0.15,0.30)合金的磁致伸缩系数趋向饱和,且随着Mn含量的增加,饱和磁致伸缩系数逐渐减小。

Mn掺杂对Fe2Gd晶体结构和磁相关性能的影响

为了探索Mn掺杂对Fe2Gd晶体结构及磁相关性能的影响,以铁磁性Fe2Gd为母相,掺入反铁磁性Mn元素替代部分Fe元素,通过氩弧熔炼法制得(Fe1-xMnx)2Gd(x=0,0.1,0.15,0.2,0.3,0.4,0.5)系列合金,在650℃下保温90 h后淬火。利用X射线衍射仪(XRD)和Rietveld全谱拟合精修方法分析该合金的结构,利用振动样品磁强计(VSM)和电阻应变片法分析Mn含量对Fe2Gd合金磁性能和磁致伸缩性能的影响。研究结果表明,(Fe1-xMnx)2Gd系列合金保持了Fe2Gd的MgCu2型立方结构,空间群为Fd-3m,点阵常数和晶胞体积随着Mn含量的增加而增大。该系列合金为软磁材料,在室温和2 T磁场下磁矩接近饱和,最大比磁化强度约为71 A·m2/kg,最大磁致伸缩系数约为5.5×10-5,并随着Mn含量的增加磁矩和磁致伸缩系数逐渐下降。