RFe_(11)Ti和RFe_(10)Si_2(R=Y、Gd、Dy)合金的磁性研究

研究了°RFe_(11)Ti(R=Y,Gd,Dy)和RFe_(10)Si_2(R=Gd,Dy)合金的~(57)Fe室温穆斯堡尔诺。研究表明,结构稳定化元素硅原子能使合金的饱和磁化强度有所提高,也可增加合金的居里温度。GdFe_(11)Ti合金具有较其它合金大的超精细场。富铁稀土合金的~(57)Fe穆斯堡尔谱超精细场应考虑稀土原子的5d6s电子对铁原子的影响。     

R2Fe17CNx的结构和磁性

采用适当的热处理,使碳原子和氮原子先后进入到R_2Fe(17)的结构中去。利用X射线折射和磁测量技术研究了R_2Fe_(17)CN_x的晶体结构和内禀磁性。碳、氮的加入使晶胞体和膨胀、居里温度升高、饱和磁矩增大,并加强了稀土晶位的轴各向异性。     

Nd—Fe—Co—B永磁合金的磁性和穆斯堡尔效应的研究

本文研究了Nd_(17)(Fe_(1-x)Co_x)_(75)B_8(x=0,0.05,0.1,0.2和0.3)永磁合金的磁性和穆斯堡尔谱。得到了合金中四方相、富B相和富Nd相的穆斯堡尔参数——同质异能位移、电四极分裂和超精细场随Co含量的变化关系;根据合金中各含铁物相及四方相中各铁晶位的穆斯堡尔亚谱面积定量估算了各物相的体积分数和铁、钴原子在四方相各晶位的分布情况;由四方相穆斯堡尔谱第2与第3条谱线的强度比计算了合金的磁矩取向角。并从上述穆斯堡尔谱中获得的微观结构方面的结果讨论了合金的剩磁、矫顽力和居里温度。     

新型金属间化合物R_2Fe_(17)N_(2.4)的结构与磁性

本文采用适当的热处理,使氮原子进入到R_2Fe_(17)的结构中去.利用X射线衍射、磁测量和中子衍射技术研究了R_2Fe_(17)N_(24)的晶体结构和内禀磁性及其之间的联系.中子衍射研究结果表明,氮原子在Th_2Zn_(17)型菱方结构中,占据9e间隙位置.氮的加入使晶胞体积增大、Curie温度升高;使铁原子3d电子正负能带电子数目差额扩大、饱和磁矩增强;并且氮原子对稀土晶位的晶场效应有重大影响,导致Sm_2Fe_(17)N_(24)具有易磁化轴.所有这些效应使得Sm_2Fe_(17)N_(24)具备了研制高矫顽力永磁体的内禀性能.     

Nd_3Fe_(20)C_x的晶、磁结构和基本磁性

用X射线衍射、磁测量和中子衍射对Nd_2Fe_(20)C_x化合物的晶、磁结构和基本磁性进行了研究。结果表明,该系列化合物的主相具有铁磁性菱方结构,其空间群为(?)m。这一结构是在二元化合物Nd_2Fe_(17)的菱方结构基础上形成的,碳原子加入到一对6c晶位铁原子之间的3a晶位上,改变了这对铁原子间的相互距离和交换作用,因此随着化合物中碳含最的增加,其晶格常数变大,居里温度升高。对Nd_3Fe_(20)C_x的中子衍射谱进行拟合计算,求出了单胞中各晶位原子磁矩的大小和方向,得出Nd_3Fe_(20)C_(1.0)的分子磁矩为25.57μ_B,各晶位原子磁矩的方向均与c轴垂直,这些结果与对取向样品的磁测量结果一致。     

新型RE—Fe—N系金属间化合物的结构与磁性

纯二元RE(稀土)-Fe(铁)金属间化合物有两个弱点:一是居里温度低,如Y_2Fe_(17)的T_c只有330K;二是不具有易磁化轴,如RE_2Fe_(17)室温时皆为易磁化面。因此它们不可能作为永磁材料。Nd_2Fe_(14)B的问世,是研制RE-Fe永磁体的一个重大突破。但是,Nd_2Fe_(14)B仍未完全摆脱RE-Fe金属间化合物的通病,它的居里温度不够高,温度稳定性不好,限制了它的广泛应用。近来作为新型RE-Fe永磁材料的研究对象SmTiFe_(11),其居里温度与     

Nd_2(Fe_(1-x)Co_x)_(14)B和Y_2(Fe_(1-x)Co_x)_(14)B的磁性

用磁测量和X-射线衍射研究了Nd_2(Fe_(1-x)Cox)_(14)B和Y_2(Fe_(1-x)Cox)_(14)B的晶格结构和内禀磁性。结果表明,低温下当钴含量较少时,Y_2(Fe_(1x)Cox)_(14)B的磁晶格向异性随钴含量的增加而增加,在1.5K和150K温度下,分别在x为0.4和0.2左右时磁晶各向异性常数达到极大;室温时的磁晶各向异性常数却随钴含量的增加而单调下降。用钴代换铁,对Nd_2(Fe_(1-x)Cox)_(14)B的自旋再取向温度的影响是复杂的。1.5K的饱和磁化强度在x=0.1左右达到极大。钴可以显著提高居里温度,对于Nd_2(Fe_(1-x)Cox)_(14)B和Y_2(Fe_(1-x)Cox)_(14)B,钴的作用几乎相同,表明居里温度主要由3d过渡金属原子之间的交换作用决定。     

四方晶体稀土-铁-硼系金属间化合物的结构和磁性

用磁测量和X射线衍射方法研究了R_(15)B_7Fe_(78)(R=MM,Pr,Nd,Sm,Gd,Y)和Nd_(15)B7(Fe_(1-x)M_x)_(78)(M=Co,Mn,Cr)的结构和内禀磁性。X射线衍射实验表明,这些化合物皆属四方结构。R_(15)B_7Fe_(28)的晶格常数随稀土原子序数的增加而减小,反映了镧系收缩的特点。居里温度随稀土金属原子序数的增加而增高,反映了稀土-铁原子间的间接交换作用的影响,Gd_(15)B_7Fe_(78)具有最高的居里温度。在Nd_(15)B_7(Fe_(1-x)M_z)_(78)中,以Co代Fe时,晶格常数随x的增加而减小;居里温度随x的增加而单调显著上升。以Mn代Fe时,晶格常数随x的增加而增大;居里温度则随x的增加而急剧下降。居里温度的变化,说明R_(15)B_7Fe_(78)的居里温度主要由3d过渡族原子间的直接交换作用所决定的。以Co代Fe,当x=0.2时,Nd_(15)B_7(Fe_(1-x)Co_x)_(78)的饱和磁化强度出现极值。     

间隙原子氮对化合物RE2Fe17磁性的影响

用自旋极化的MS-Xα方法计算了稀土-过渡族化合物Nd2Fel7Nx(x=0,3)中含哑铃Fe原子对的Fe8及含Nd和N原子的NdFe6和NdFe6N3原子簇的电子结构和磁矩。计算结果显示，在化合物Nd2Fe17中，Fe(c)和Fe(f)晶位间的分子轨道中，有3个奇宇称轨道呈现负交换耦合。通过比较α-Fe的MX-Xα计算结果，能够很好地说明RE2Fel7化合物居里温度较低的原因。在化合物Nd2Fel7M中，Fe(c)-Fe(f)晶位间分子轨道只剩下一个奇宇称轨道呈现弱的负交换耦合，通过比较N2Fe17和Nd2Fe17N3化合物Fe8原子簇的计算结果，能够很好地说明间隙原子M对化合物RE2Fel7Mx(M表示N，H或C)的居里温度产生影响的物理机制。对RE2Fel7型化合物中影响Fe-Fe交换耦合的主要因素，本文也做了讨论。     

Ho_2Fe_(11)Al_6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Ho_2Fe_(11)Al_6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, Ho_2Fe_(11)Al_6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。     

Sm2Fe17-xSbx的化学合成与磁性质

稀土与铁形成的 L n2 Fe17金属间化合物的居里温度较低 ,不能用于永磁材料 .近年来的研究表明 ,当 L n2 Fe17金属间化合物的间隙格位被氮占据时可大大提高材料的居里温度和饱和磁化强度 [1,2 ] ,但由于形成的金属氮化物属于热力学亚稳相 ,因而只能用于粘结磁体 .为得到性能更好、更加稳定的稀土永磁材料 ,人们对其它元素取代的 Ln2 Fe17进行了大量的研究 ,发现一些主族和过渡金属元素 (如 Al,Ga,Cr或 Si等 )取代 Sm2 Fe17中的部分铁可以改善材料的磁性能 [3] ;从以往对铁系金属间化合物的结构与磁性的研究可以知道 ,部分取代使稀土 -铁…     

YTi（Fe1—xSix）11合金的结构和磁性研究

用磁测量和穆斯堡尔谱研究了YTi(Fe_(1-x)Si_x)_(11)(x=0.0～0.1)合金的结构和磁性。当x<0.07时,Si原子优先占据8j晶位;而当x>0.07时,Si原子除了占据8j晶位外,也开始占据8f晶位。在所研究的硅浓度范围内,Si原子不占据8i晶位。合金的居里温度随Si含量的增加而减小,在x=0.05～0.08范围内出现不明显的极小值,而后略有增加。合金的饱和磁化强度和磁晶各向异性场都随Si含量增加而减小。Si原子的加入也使晶胞体积收缩。     

Tm2Fe14B中的晶场作用和交换作用

本文基于单离子模型,定量地解释了Tm_2Fe_(14)B的自发磁化随温度的变化,自旋重取向转变,以及不同温度下(T=4.2、100、150和200K)沿(100)、(110)和(001)轴的磁化曲线。详细分析了不同温度下Fe和Tm次晶格磁矩的磁化过程。磁化过程中Fe磁矩和Tm磁矩之间存在明显的非共线性。     

非晶态(Fe_(1-X)Y_X)_(84)B_(16)的磁性及热处理对其磁性的影响

研究了非晶态(Fe_(1-x)Y_x)_(84)B_(16)合金的磁性及热处理对其磁性的影响。结果表明,(Fe_(1-x)Y_x)_(84)B_(16)合金不同于Fe-Y合金,几乎不存在磁矩分布的散磁结构。其交换涨落参数(δ)介于0.3～0.5之间。当样品晶化后,对x>0.1的样品出现四方相Y_2Fe_(14)B,使原耒的软磁性硬化,当x=0.25时,室温矫顽力可达4.6kOe。     

RFe12—xMx金属间化合物的磁性研究

用磁测量和X射线衍射方法研究了1:12型RFeM(M=V或Ti)的结构和内禀磁性。X射线衍射实验表明,它们属ThMn_12型体心四方结构。晶格常数的变化与形成结构的各元素的大小变化规律一致。居里温度主要由3d-3d、3d-4f原子的交换作用决定,用平均场拟合的数据与实验值符合较好。从饱和磁化强度的变化来看,铁与轻稀土磁矩为铁磁耦合,与重稀土磁矩为反铁磁耦合。在低温各向异性场由稀土子晶格决定。文章中还研究了钴、镍替代部分铁后对磁性能的影响。     

Sm_2(Cr_(0.15Fe_(0.85-x)Co_x)的磁性

本文研究了Sm_2(Cr_(0.15)Fe_(0.85)-xCox)_(17)合金的内禀磁性。铬置换铁磁性元素铁、钴后,使饱和磁化强度、居里点迅速下降,但各向异性场明显提高。铬的加入,使含30 at％钴的2:17相合金能具有单轴各向异性。77K温度下测得的核磁共振回波分析谱给出了菱方结构的Sm_2(Fe_(0.40)Co_(0.60))_(17)的四个共振峰位,对应Co_Ⅱ,Co_Ⅳ,Co_Ⅰ,Co_Ⅲ晶位的共振频率依次为168.0,184.0,217.5和247.5MHz。NMR分析表明,15 at％的铬置换铁后,铬优先占据哑铃位,从而说明了各向异性场提高的原因。     

氮掺杂石墨化炭包覆的铁基催化剂的制备及其费托合成反应性能（英文）

由合成气经费托合成(FTS)直接制取液态燃油如汽油(C_5-C_(11))或柴油(C_(10)-C_(20)),对缓解全球能源危机具有重要意义.但是,费托合成产物大多服从Anderson-Schulz-Flory(ASF)分布,C_5-C_(11)烃类选择性最大为45%.因此,高选择性地合成C_5-C_(11)烃仍具有挑战性.铁基催化剂价格低廉且能够在较宽温度区间内保持高活性,其中χ-Fe_5C_2纳米粒子催化剂表现出高活性及高C_5-C_(11)选择性.理论计算表明,Fe_5C_2中高米勒指数晶面如(510)晶面更易暴露,且C-C偶联反应更易发生在该晶面上.但纯相Fe_5C_2的制备流程复杂,操作条件苛刻,成本较高.此外,在反应过程中,因高温、高压及氧化性产物(如H_2O或CO_2等)的影响,Fe_5C_2易发生相转变,导致多物相共存.因此,制备在反应过程中能够保持高Fe_5C_2含量的催化剂意义重大.石墨化炭材料如石墨烯、碳纳米管等,因其具有大π电子结构和高电子密度,作为载体能够促进铁粒子的还原;氮掺杂石墨化炭能够进一步改善电子结构,增强载体与铁物种间的电子传导,进而促进氧化铁粒子的还原及后续碳化形成Fe_5C_2.大量研究表明,包覆结构具有独特的限域效应,能够促进碳化铁物相的生成和稳定存在.结合氮掺杂石墨化炭的电子效应和包覆结构的限域效应,有望得到高含量Fe_5C_2催化剂,实现高C_5-C_(11)选择性.因此,本文通过谷氨酸与Fe物种的配位作用,合成Fe高度分散的配合物,并热解得到氮掺杂石墨化炭包覆铁基催化剂(FeC-x,x为热解温度(℃)),通过改变热解温度调变炭层结构,并考察了其对催化剂费托性能的影响.在不同热解温度下制备的催化剂的费托合成反应结果表明,FeC-800催化活性高达239.4μmolCO gFe~(-1) s~(-1),分别是FeC-700的2倍和FeC-900的20倍.而且,FeC-800的C_5-C_(11)烃类选择性为49%,高于大多数报道的Fe/C催化剂.FeC-900则表现出较低的C_5-C_(11)烃类选择性.TG表征发现,热解温度升高,炭层石墨化过程中有损失,导致实际铁负载量增高.XRD和Raman结果表明,炭层石墨化程度随热解温度升高而增加.N_2吸附-脱附等温线表明催化剂存在介孔,有利于反应物及产物的扩散.TEM观察到铁纳米粒子被包覆在石墨化炭结构中.XPS测试结果显示,催化剂表面可探测到的元素为C,O,N和Fe.其中表面Fe的含量远低于实际负载量,说明铁纳米粒子大多存在于包覆炭层之内.通过对比反应60 h前后样品的TEM结果发现,催化剂铁纳米粒子尺寸无明显增加,说明炭层对铁纳米粒子具有限域作用.炭层的包覆可能对产物选择性造成影响:一方面,炭层能够抑制烯烃的扩散,促进二次反应,从而促进长链烃的生成;另一方面,炭层的空间效应也会抑制更长链烃(如C_(12+))的生成.因此,FeC-800表现出高C_5-C_(11)选择性.通过N 1s谱图可以发现,石墨化氮、吡啶氮及吡咯氮是主要的表面氮物种,说明N被成功掺杂进石墨化炭结构中.且随热解温度增加,石墨化氮含量增加.通过H_2-TPR及还原后XRD结果发现,FeC-700与FeC-800具有较低的还原温度,易被H_2还原为单质Fe,这有利于在反应过程中转变为活性相Fe_5C_2.CO-TPD结果显示,CO吸附强度随样品热解温度升高而显著增加.热解温度的提高促进了炭层的石墨化度,强化了炭层与Fe之间的电子转移,进而增强了Fe与CO间的相互作用,促进了H_2还原后生成的单质Fe碳化为Fe_5C_2,并且Fe_5C_2在反应过程中不易被氧化.高含量的Fe_5C_2和适宜的CO吸附强度使FeC-800催化剂表现出高催化活性及高C_5-C_(11)选择性.     

Sm_2Fe_(17)型合金氮化工艺的研究进展

具有优异磁性能的Sm_2Fe_(17)N_x材料在制备过程中,氮化工艺是极其重要的环节。对Sm_2Fe_(17)型合金氮化的晶体结构、扩散反应等基本原理进行了总结,分析了氮化压力、时间、温度等因素对氮化工艺的影响,若氮化时间较短则氮化不完全,而氮化时间过长则导致氮分布不均匀等;指出了现有氮化工艺在固态粉末条件下进行渗氮处理时,存在氮化程度不均一、氮化效率低等问题;提出了高压条件下实现液态或固态合金直接氮化制备钐铁氮合金粉体的新展望。     

合成氨铁催化剂七铁原子簇对分子氮的活化件用

前文提出了合成氨铁催化剂活化分子氮的活性中心是由α-Fe(11)晶面的七铁原子簇所组成(图1)。本文简报采用推广的休克尔方法对该模型,以及缺少一至三个铁原子的结构对氮分子的活化作用进行计算,所得结果(见表)。计算时选用的参数见参考文献[2]。分子氮的化学吸附采取直插式。计算结果表明:N-Nσ键,在1Fe上氮分子端配位时稍有减弱,而在侧配位时则有所加强。从Fe_4N_2到Fe_7 N_2,σ键的变化不大,基本上同自由 N_2分子中的σ键。     

Sm2Fe17N3晶体的价电子结构分析和结合能、最强键能计算

由EET理论直接建立了Sm2Fe17N3晶体的价电子结构,同时计算并筛选了晶体的结合能和最强键能,分别为EC^0=14716.8±13.7kJ·mol^-1和Eα=110.1311 kJ·mol^-1。分析计算结果表明:Sm2Fe17N3晶体内共价电子数主要分布在12对由Fe(c1),Fe(c2)和Fe(c3)参与形成的最强键能的键上,由这3种Fe晶位原子形成的共价键键距普遍小于0.3 nm,共价键较强对晶体结合能作主要贡献;并且其结合能相比Sm2Fe17晶体的小得多,解释了Sm2Fe17合金在低温和非真空状态条件下易氧化而经过渗氮后得到的Sm2Fe17N3则表现出常温下结构稳定、化学性能好的特性;计算出N原子参与形成的成键原子对的理论键能值普遍在1 kJ·mol^-1左右,反映出Sm2Fe17N3化合物内在渗氮特性,分析了制备钐铁氮永磁材料过程中Sm2Fe17合金较低温渗氮难、渗氮不稳定和渗氮不均匀的缺陷。