化合物SmCo5的电子结构、自旋和轨道磁矩及其交换作用分析

用自旋极化的MS-Xα方法研究了稀土-过渡族化合物SmCo5的电子态密度、自旋能级劈裂及原子磁矩.研究结果显示,由于化合物中Sm-Co间的轨道杂化效应,使Sm原子原来的5d0空轨道上占据了少量5d电子.由于Co(3d)-Sm(5d)电子间的直接交换作用,导致了Sm-Co间的磁性交换耦合,这是化合物中形成Sm-Co铁磁性长程序的一个重要原因.在SmCo5化合物中存在6个能级呈现负交换耦合,导致了SmCo5化合物的居里温度(与金属钴相比)明显下降.还研究了化合物中2c和3g晶位Co的自旋磁矩和轨道磁矩,发现Co(2c)晶位的自旋磁矩、轨道磁矩及冻结部分均略大于Co(3g)晶位,所以2c晶位的L-S耦合强度应略大于3g晶位.因此,2c晶位对SmCo5磁晶各向异性的影响也应大于3g晶位.但Co(2c)未被冻结的轨道磁矩却略小于Co(3g),所以两种晶位对磁晶各向异性的贡献大小之差别不应太大.考虑到4f电子的局域性和化合物中轨道杂化效应所导致的Sm(5d0)空轨道上占据了少量5d电子,可以得到Sm原子磁矩为1.29μB,与顺磁盐中Sm3+磁矩实验值(1.32-1.63uB)及金属中Sm原子磁矩实验值(1.74μB)基本符合.     

YTi(Fe1-xNix)11的晶体结构和内禀磁性

当x<0.7时,YTi(Fe_1-xNi_x)₁₁可形成单相的ThMn₁₂型四方结构,空间群14/mmm。本文研究了以Ni原子代换Fe原子时,对饱和磁矩、磁晶各向异性和居里温度的影响。通过代换研究,并讨论了Fe原子和Ni原子在稀土化合物中所表现的两种不同的特性。稀土-铁(R-Fe)金属间化合物的磁性依赖于Fe-Fe近邻原子的间距和数目;而R-Ni金属间化合物的磁性取决于稀土金属传导电子对Ni的3d能带的影响。为进一步确证这 关键词：     

YTi（Fe1—xNix）11的晶体结构和内禀磁性

当x<0.7时,YTi(Fe_(1-x)Ni_x)_(11)可形成单相的ThMn_(12)型四方结构,空间群14/mmm。本文研究了以Ni原子代换Fe原子时,对饱和磁矩、磁晶各向异性和居里温度的影响。通过代换研究,并讨论了Fe原子和Ni原子在稀土化合物中所表现的两种不同的特性。稀土-铁(R-Fe)金属间化合物的磁性依赖于Fe-Fe近邻原子的间距和数目;而R-Ni金属间化合物的磁性取决于稀土金属传导电子对Ni的3d能带的影响。为进一步确证这两种原子在稀土化合物中的不同特点,对YTi(Fe_(1-x)Ni_x)_(11)的热膨胀反常行为进行了研究,并用交换作用与原子间距的依赖关系解释了所观测到的反常热膨胀。     

Ho2(Co,Si)17化合物的结构与磁晶各向异性

用三弧Czochralski法和真空电弧熔炼法制备了Ho2Co17-xSix化合物.通过X射线衍射和磁性测量手段研究了化合物的结构与内禀磁性.重点讨论了磁晶各向异性和自旋重取向转变.实验结果表明,Ho2Co17为Th2Ni17型六角结构,在0.5≤x≤3的化合物均为Th2Zn17型菱方结构,能够获得单相2:17型化合物的最大Si含量是x=3.在x≤2的浓度范围,化合物的易磁化方向垂直于c轴.随Si含量增加,化合物的居里温度和Co原子平均磁矩单调减少.根据Ho2Co17-xSix化合物的居里温度和自旋重取向温度,获得了磁相图.根据热磁曲线,确定了温度补偿点.在Ho2Co17化合物中观察到了在1005 K发生自旋重取向转变.     

Ho2(Co,Si)17化合物的结构与磁晶各向异性

用三弧Czochralski法和真空电弧熔炼法制备了Ho2Co17-xSix化合物.通过X射线衍射和磁性测量手段研究了化合物的结构与内禀磁性.重点讨论了磁晶各向异性和自旋重取向转变.实验结果表明,Ho2Co17为Th2Ni17型六角结构,在05≤x≤3的化合物均为Th2Zn17型菱方结构,能够获得单相2∶17型化合物的最大Si含量是x=3.在x≤2的浓度范围,化合物的易磁化方向垂直于c轴.随Si含量增加,化合物的居里温度和Co原子平均磁矩单调减少.根据Ho2Co17-xSix化合物的居里温度和自旋重取向温 关键词：     

电弧炉制备的Sm2Fe17-χCrχ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-χCrχ(χ=1-3)化合物的结构和磁性进行了研究.结果表明1050℃下退火5 d的Sm2Fe17-χCrχ(χ=1-3)化合物具有菱方相的Th2Zn17型结构,同样温度下退火7 d的Sm2Fe17-χCrχ(χ=2.5,3.0)化合物具有单斜晶系的Nd3(Fe,Ti)2型结构.分析表明与重稀土元素的E2Fe17-χCrχ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-χCrχ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Th2Ni17型结构中的影响比较小.     

熵调控的Gd2Co17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Gd₂Co₁₇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Gd₂Co₁₇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Gd₂Co₁₇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Gd₂Co₁₇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Gd₂Co₁₇系列金...     

新型金属间化合物Sm(TiFe)_(12)的结构与磁性

SmTiFe_x(x的数值为8—11)可形成稳定的金属间化合物,经测定,晶体结构属于ThMn_(12)型四方结构,空间群为14/mmm,本文着重分析了Sm(TiFe)_(12)和Gd(TiFe)_12的结构和磁性。Sm(TiFe)_(12)具有很强的单轴磁晶各向异性,易磁化方向为c轴,居里温度610K。通过对Gd(TiFe)_(12)磁性的研究,进一步分析了在Sm(TiFe)_(12)中Sm和Fe次晶格的各向异性,实验结果表明,Sm和Fe次晶格都具有单轴磁晶各向异性,易磁化方向皆沿c轴。这是继Nd_2Fe_(14)B型永磁体以后发现的又一种具有单轴磁晶各向异性的三元稀土-铁金属间化合物。     

化合物HoMn6Sn6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K_1R和K_2R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K_2R，K_2R与K_1R和Mn离子磁晶各向异性常数K_1t之间的相互竞争是导致HoMn₆Sn₆自旋重取向相变的重要因素. 关键词： 稀土-过渡族金属间化合物 自旋重取向 磁晶各向异性     

新型金属间化合物Sm(TiFe)12的结构与磁性

SmTiFe_x(x的数值为8—11)可形成稳定的金属间化合物,经测定,晶体结构属于ThMn₁₂型四方结构,空间群为14/mmm,本文着重分析了Sm(TiFe)₁₂和Gd(TiFe)₁₂的结构和磁性。Sm(TiFe)₁₂具有很强的单轴磁晶各向异性,易磁化方向为c轴,居里温度610K。通过对Gd(TiFe)₁₂磁性的研究,进一步分析了在Sm(TiFe)₁₂中Sm和Fe次晶格的各向异性,实验结果表明,Sm和Fe次晶格都具有单轴磁晶各向异性,易磁化方向皆沿c轴。这是继Nd₂Fe₁₄B型永磁体以后发现的又一种具有单轴磁晶各向异性的三元稀土-铁金属间化合物。 关键词：     

Y2(Fe1-x-y,Coy,Crx)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)17化合物的结构及居里温度.研究结果表明Y2(Fe1-y-x,Coy,Crx)17化合物具有六角相的Th2Ni17型结构.随着x的增加,Y2(Fe1-y-x,Coy,Crx)17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)17化合物居里温度的变化,研究了Y2Fe17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Y2Fe17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Y2Fe17化合物中,Cr,Co同时少量替代Fe时,化合物的居里温度有显著提高.     

RCo_5的矫顽力

稀土元素(以R表示)和Co可构成一系列金属间化合物。所有富Co化合物的晶体结构都是由RCo_5结构派生而来的。RCo_5属于CaCu_5型六角结构。这种结构的磁晶各向异性很强,易磁化方向与c轴平行。在RCo_5结构的基础上,若其中三分之一的R原子都被一对Co原子有序地替代,就形成R_2Co_(17)结构。R_2Co_(17)的磁晶各向异性比RCo_5低,而且对于     

RCo12-xTix(R=Y，Sm)化合物的结构与磁性研究

通过x射线衍射分析和磁性测量研究了RCo12-xTix(R=Y，Sm)化合物的结构与磁性，所有化合物全部具有ThMn12型结构.常规取向样品的x射线衍射谱表明，SmCo12-xTix化合物具有室温面磁晶各向异性，而YCo12-xTix化合物具有室温单轴磁晶各向异性.随着Ti含量的增加，SmCo12-xTix和YCo12-xTix化合物的居里温度TC及饱和磁化强度Ms均单调降低.YCo12-xTix化合物的磁晶各向异性场μ0Ha随Ti含量的增加而降低，而SmCo12-xTix化合物的磁晶各向异性场μ0Ha在x=1.74时出现一极大值，这可以用双次晶格模型来解释.     

Nd2Fe14B的价电子结构分析和磁性计算

应用固体与分子经验电子理论计算了Nd2Fe14B的价电子结构、磁矩和居里温度,计算结果与实验值相符.计算表明:该合金的磁性与3d磁电子数成正比.从Fe(c)晶位到Fe(k2)晶位磁矩增加,其机理源于价电子、哑对电子和3d磁电子之间的转化,有78%的哑对电子和18%的3d共价电子转化成了磁电子.居里温度和磁矩与Fe原子配位数成正比,与加权等同键数Iσ成反比,Nd原子和B原子通过调节原子间键距影响Nd2Fe14B合金的居里温度.     

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3:29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SmCo_7-xTi_x,Sm₂Co_17-xTi_x和SmCo_12-xTi_x,其固溶区分别为0.32≤x≤0.54,0≤x≤1.13和1.45≤x≤1.95.按Sm_9.31Co_90-xTi_x(3≤x≤15)成分配料,Sm按其质量的15%,20%,25%三个比例过量加入,在1303—1403K温度范围内退火,均未发现3∶29相.在制备出的SmCo_12-xTi_x,和Sm₂Co_17-xTi_x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.Sm₂Co_17-xTi_x化合物在居里温度以下表现为单轴各向异性,而SmCo_12-xTi_x化合物表现为面各向异性.SmCo_12-xTi_x和Sm₂Co_17-xTi_x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,这可能与Ti原子的择优占位有关 关键词： 稀土过渡族化合物 X射线衍射 相图 磁晶各向异性     

Gd3Co29-xCrx新相化合物的结构与磁性

制备出具有室温单轴磁晶各向异性的非间隙型Co基Gd3Co29-xCrx化合物(x=65和70)，x射线衍射和磁性测量表明所有单相化合物均属于单斜晶系，Nd3(Fe,Ti)29型结构和A2/m空间群.Gd3Co29-xCrx化合物的居里温度在x=65时为412 K，x=70时为359 K. Gd3Co29-xCrx化合物在x=65 时磁化强度随温度的变化曲线表明，在居里温度以下的某一温度处有一补偿点，在补偿点处求得晶格分子场系数nRT=33 T f.u./μB. 关键词： Gd3Co29-xCrx化合物 x射线衍射 磁晶各向异性     

Ni4NdB电子结构和磁性能第一性原理研究

采用第一性原理,在局域自旋密度近似LSDA及LSDA+U近似,对Ni₄NdB化合物进行结构优化,计算体系晶格常数,电子结构和磁性能.结果表明,Ni₄NdB为带隙很小的金属导体,存在Nd-Ni铁磁耦合,体系总磁矩由Nd原子局域磁矩提供.体系原子成键较为复杂,Nd原子与近邻Ni原子成金属键,Nd原子与近邻B原子成较强离子键,Ni原子与近邻Ni原子间存在间接交换相互作用.在U作用下,体系磁矩与Nd原子磁矩变化一致,Ni原子磁矩在2.75 eV呈现磁有序-磁有序崩溃转变 关键词： 密度泛函理论 电子结构 磁性能 稀土过渡金属间化合物     

Mn5Ge2.7M0.3 (M=Ga，Al，Sn) 化合物的磁性和磁熵变

研究了Mn₅Ge_2.7M_0.3(M=Ga，Al，Sn)化合物的磁性和磁熵变. x射线衍射实验表明，研究的化合物均呈六角Mn₅Si₃型结构. 三种原子对Ge原子的替代，使得平均Mn原子磁矩下降，但居里温度没有明显的变化. 由于磁矩的降低，导致磁熵变值的下降，在磁场变化为4.0×10⁶A·m^-1时，对应于M=Ga，Al和Sn的样品，最大磁熵变值ΔS^max_Ｍ分别为6.1，6.3和5.3J·kg^-1K^-1，但磁熵变峰值的半高宽ΔＴ_ＦＷＨＭ有所增加. 另外，Mn₅Ge_2.7M_0.3(M=Ga，Al，Sn)化合物在高于居里温度的Arrott曲线上出现了一个不连续点，即样品在一定温度下的顺磁磁化率在某一临界磁场下发生了突变，临界磁场与温度几乎呈正比关系.这可能是由于样品在加一定磁场时3d带的费米能级发生了变化，使得有效电子数的减少所致. 关键词： 居里温度 平均Mn原子磁矩 磁熵变 Arrott图     

永磁学进展

回顾了３０年来永磁材料的发展。细长单畴微粉的开发，令人扫兴。铝镍钴的发展，已到顶峰，很难利用形状各向异性发展更高性能永磁材料。人们的注意力转到具有高磁晶各向异性的稀土－过渡族化合物，因而涌现三代稀土永磁，而且还在发展中，讨论了所需内秉磁性以及为获得高永磁性而必须创造的条件。最后介绍了新近提出的交换耦合复合永磁。     

电弧炉制备的Sm2Fe17-xCrx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Sm₂Fe_17-xCr_x（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5 d的Sm₂Fe_17-xCr_x（x=1—3）化合物具有菱方相的Th₂Zn₁₇型结构,同样温度下退 关键词： 2Fe_17-xCr_x化合物')" href="#">Sm₂Fe_17-xCr_x化合物 磁体积效应 居里温度 磁晶各向异性