Tb_2Fe_(17-x)Cr_x化合物的结构与磁性

通过X射线衍射及磁测量手段研究了Tb2Fe17-xCrx(x=0、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0)化合物的结构与磁性。研究结果表明Tb2Fe17-xCrx化合物具有Th2Ni17型结构,随着Cr替代量x的增加,Tb2Fe17-xCrx化合物的单胞体积呈现非线性的减小,而晶胞参数a、c呈现复杂的变化。分析表明Tb2Fe17-xCrx化合物中存在着较强的磁-弹耦合效应。对磁性质的研究结果表明随着Cr替代量x的增加,Tb2Fe17-xCrx化合物的居里温度升高,在x=1.0时达到最大值,为539K,当Cr替代量x继续增加时,Tb2Fe17-xCrx化合物的居里温度下降。随着Cr替代量x的增加,Tb2Fe17-xCrx化合物的自发磁化强度急剧下降,分析表明在Tb2Fe17-xCrx化合物中,Cr的磁矩反平行于Fe的磁矩。

Sm2Fe17化合物的差热-热重分析

通过X射线衍射、差热-热重(DTA-TG)联用仪以及磁测量等手段研究了Sm2Fe17化合物及其氮化物的相结构和磁性。通过对Sm2Fe17化合物的DTA-TG分析可以得到:当温度从室温(约300 K)升至1473 K的过程中,在N2保护的条件下,N原子扩散进入Sm21Fe17化合物中,在温度为700 K左右时Sm2Fe17化合物吸氮反应最剧烈,吸氮的结果使得Sm2Fe17Nx化合物的居里温度显著提高。随着温度的继续升高,在吸氮反应的同时,Sm2Fe17Nx化合物变的不稳定,部分分解为SmN化合物和Fe。对实验结果的分析可以得出,该化合物在接近熔点的1473 K以下只存在Th2Zn17型结构,不存在Th2Ni17型结构。

还原扩散法制备Sm_2Fe_(17)化合物的工艺研究

研究了还原扩散法制备Sm2Fe17化合物工艺中Sm2O3,Ca,CaCl2的配入量对Sm2Fe17合金均相性的影响,并用XRD对产物进行物相分析。结果表明:当反应温度为1423 K,反应时间为5 h,Sm2O3,Ca,CaCl2的配入量分别为121%,225%,8%时,还原扩散反应比较充分,能得到均相单一的Sm2Fe17化合物。

Re_2Fe_(17)型稀土—过渡族金属化合物磁制冷性能的研究

通过理论分析与预测 ,发现Re2Fe17型稀土—过渡族元素形成的化合物具有明显的制冷效果 .在此基础上将其制成合金试样 ,并在自行设计的测定退磁制冷温差ΔT值的测量装置上进行测试 ,结果为 :Ce2Fe17 -xCox 及Er2Fe17 -xNix(x=0 3～2 0)稀土铁磁金属化合物在外加磁场H=2T ,t=20℃时 ,即室温附近有明显的制冷效果 .前者退磁后制冷温差ΔT=4 75K ,后者为ΔT=4 51K ,基本与目前室温附近制冷效果最好的纯金属Gd接近 (ΔT=5 25K) ,但其价格约为Gd的1/3 。

Sm2Fe17化合物的吸氮反应研究

通过X-射线衍射、差热-热重(DTA-TG)联用仪以及磁测量等手段,研究了Sm2Fe17化合物吸氮后的相结构及居里温度的变化行为.X-射线衍射表明,吸氮后Sm2Fe17化合物的衍射峰向小角度方向偏移,并且出现了-αFe的衍射峰,这说明吸氮后化合物的晶胞有所膨胀,并且化合物有一定的分解,产生了-αFe.差热-热重分析表明,在温度为700 K左右时Sm2Fe17化合物的吸氮反应最剧烈,吸氮以后化合物的居里温度TC有显著的提高;而且随着温度的继续升高,在吸氮反应的同时,Sm2Fe17Nx化合物不稳定,部分分解为SmN化合物和-αFe.实验结果分析表明,该化合物在1 473 K以下时,只存在Th2Zn17型结构,不存在Th2Ni17型结构.

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。

R2Fe17(R=Y,Tm)化合物的本征磁致伸缩随温度的变化

根据德拜理论和格律乃森关系导出的R2Fe17(R=Y,Tm)化合物在顺磁态的晶胞参数(a,c,v)及由负膨胀测定法得到的R2Fe17(R=Y,Tm)化合物的晶胞参数的差别,计算了R2Fe17(R=Y,Tm)化合物的本征体磁致伸缩随温度的变化关系.计算结果表明R2Fe17(R=Y,Tm)化合物的本征磁致伸缩随着温度的增加而急剧减小.分析表明这种现象与磁化强度和交换耦合作用随温度的下降有关.本文还研究了重稀土原子磁性对R2Fe17化合物的本征磁致伸缩的影响,结果表明重稀土原子磁矩及R-T交换耦合作用使R2Fe17化合物的本征磁致伸缩增强,但增强的幅度比3d次晶格引起的本征磁致伸缩小一个数量级,亦即R2Fe17化合物的本征磁致伸缩主要来源于3d次晶格中的Fe-Fe交换作用.

Pr_2Fe_(17-x)Al_x系列化合物的结构与磁熵变

采用熔炼法制备了Pr2Fe17-xAlx系列化合物。利用X射线衍射和MPMS XL-7型磁强计对样品相结构和磁熵变进行了研究。结果表明:Pr2Fe17-xAlx系化合物保持了Th2Zn17型菱方结构,其居里温度可通过成分微调达到室温附近;Pr2Fe17-xAlx系化合物在居里点附近发生的相变属于二级相变,并在较宽温区范围内保持了较大的磁熵变。该化合物在2.0 T外场下的最大磁熵变达到纯金属Gd的60%左右,且其化学性质稳定,制冷温区宽,价格低,是一类具有较大应用潜力的新型室温磁制冷工质材料。

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.

Tb_2Fe_(17)和Tb_2(Fe,Si)_(17)磁性单晶的生长和相图

利用磁悬浮冷坩埚提拉法技术生长了Tb2 Fe17和Tb2 (Fe ,Si) 17的单晶 ,并用差热分析等方法研究了材料的相图。研究结果表明 :Tb2 Fe17的相关系并非以往报道的包晶反应 ,而是同成分熔化。本文还给出了Tb2 Fe17化合物附近的新相图。采用优化后的生长条件 ,获得了缺陷较少的Tb2 Fe17和Tb2 (Fe ,Si) 17高质量单晶。分析了Si替代对于化合物结构的影响。测量了Tb2 Fe17单晶样品的基本磁性。从材料的一级磁化过程的测量可以看出 ,在理想配比条件下最容易获得缺陷密度低的单晶样品。这种磁性测量方法为了解单晶的完整性提供了一个有效的间接观察方法。

Tb_2Fe_(17)和Tb_2(Fe,Si)_(17)磁性单晶的生长和相图

R2 Fe17(R为稀土 )是一大类稀土金属间化合物 ,具有硬磁特性。本工作生长了Tb2 Fe17和以Si部分替代Fe的Tb2 Fe17-xSix(x =1 ,2 ,3)的单晶 ,并研究了单晶的磁性和该化合物的相图。实验发现 ,该材料单晶生长的择优方向为其基本结构 ,六方Th2 Ni17的c轴方向 ,有Si替代和无Si替代均能同成分生长。这一结果与最新版本所载的Tb Fe二元相图中Tb2 Fe17为强烈的包晶反应是不一致的。为此做了Tb2 Fe17成分附近各种成分的差热分析。证明了这一化合物的同成分熔化性质 ,确定了其熔点和附近的一个共晶点 ,修正了以往的相图。物性研究发现 ,当Si替代Fe达到x =3时 ,化合物结构出现基本的Th2 Ni17和另一种三角结构Th2 Zn17的混合。化合物的居里温度随Si含量增加而上升。Si的替代产生了低温下c轴方向的矫顽力 ,认为是Si取代Fe位引起的能垒变化对磁畴的钉扎所致。在无Si替代的单晶样品中 ,难磁化的c轴样品出现一级磁化过程 (FOMP) ,其起始磁场为 2 .5T ,比以往报道的 3.5T降低很多 ,表明较高的完整性和较低的缺陷密度降低了磁畴的钉扎势垒。

Sm_2Fe_(17)N_x永磁材料的研究进展

综述了目前Sm_2Fe_(17)化合物及Sm_2Fe_(17)N_x磁粉的制备方法,以及Sm_2Fe_(17)化合物渗氮过程的条件选择,并进一步指出了Sm_2Fe_(17)N_x磁粉的发展现状和趋势。

Y_2(Fe_(1-x-y),Co_y,Cr_x)_(17)化合物的结构及居里温度

通过x射线衍射及磁测量手段研究了Y2 (Fe1 -y -x,Coy,Crx) 1 7化合物的结构及居里温度 .研究结果表明Y2 (Fe1 -y-x,Coy,Crx) 1 7化合物具有六角相的Th2 Ni1 7型结构 .随着x的增加 ,Y2 (Fe1 -y-x,Coy,Crx) 1 7化合物的单胞体积呈现先小后大的非线性减小 .通过Y2 (Fe1 -y-x,Coy,Crx) 1 7化合物居里温度的变化 ,研究了Y2 Fe1 7化合物中哑铃晶位上的Fe原子对之间的交换作用 ,从而在实验上证明了在Y2 Fe1 7化合物中 ,哑铃晶位上的Fe原子对之间存在反铁磁交换作用 ,研究结果表明在Y2 Fe1 7化合物中 ,Cr,Co同时少量替代Fe时 。

电弧炉制备的Sm_2Fe_(17-x)Cr_x化合物的结构与磁性

通过X射线衍射、磁测量等手段对电弧炉制备的不同热处理条件的Sm2Fe17-xCrx(x=1—3)化合物的结构和磁性进行了研究.结果表明1050℃下退火5d的Sm2Fe17-xCrx(x=1—3)化合物具有菱方相的Th2Zn17型结构,同样温度下退火7d的Sm2Fe17-xCrx(x=2.5,3.0)化合物具有单斜晶系的Nd3(Fe,Ti)29型结构.分析表明与重稀土元素的R2Fe17-xCrx化合物不同,较长的退火时间以及高含量的Cr可以使得Sm-Fe-Cr化合物的3∶29相更加稳定.对晶胞体积及晶胞参数的分析结果表明在Sm2Fe17-xCrx化合物中存在着较强的各向异性的磁体积效应.磁测量研究结果表明在Th2Ni17型结构及Th2Zn17型结构中,Cr对哑铃晶位上的Fe原子的替代无论是对居里温度还是对磁晶各向异性的影响都是不同的,在Th2Ni17型结构中的影响比较大,在Th2Zn17型结构中的影响比较小.

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。

Cr含量对Er_2Fe_(17-x)Cr_x合金相结构与微波吸收性能的影响

采用非自耗电弧熔炼炉制备了Er2Fe17-xCrx(x=0、1、2、3、4)合金,借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和网络矢量分析仪(VNA)研究了Cr的加入量对Er2Fe17合金相结构及微波吸波性能的影响。结果表明,x=0、1、2时,合金主要由单相Er2Fe17组成;继续增加Cr的含量,当x=3、4时,合金由Er2Fe17和Er6Fe23两相组成。当吸波涂层厚度d=2 mm时,Er2Fe17-xCrx(x=0、1、2、3、4)合金的最小吸收峰值在9、13、14.5、15.8和16.8 GHz处分别达到-17.5、-20、-39.2、-17和-15 d B;吸收峰频率随着Cr含量的增加,向高频方向移动。随着吸波涂层厚度的增加,Er2Fe14Cr3试样的吸收峰频率向低频方向移动,吸收峰值先减小后增大,最佳匹配条件出现在d=2 mm处。

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。