合金元素韧化或脆化FeAl金属间化合物的微观机制

通过测量二元FeAl以及含B，Zr或Si的FeAl合金的正电子寿命谱参数，计算合金基体和缺陷处的价电子密度.结果表明，当Al原子和Fe原子结合形成FeAl合金时，Al原子提供价电子与Fe原子的3d电子形成局域的共价键.FeAl合金基体的价电子密度很低，FeAl合金中金属键和共价键共存.FeAl合金晶界缺陷的开空间大于Fe空位或Al空位的开空间，FeAl合金晶界处的金属键合力很弱.在FeAl合金中加入少量的B，一部分B原子以间隙方式固溶到FeAl基体中，增加基体的价电子密度；另一部分B原子偏聚到FeAl合金的晶界上，也增加了晶界处的价电子密度.在FeAl合金中加入Zr，增加了合金中的金属键成分，使基体中的价电子密度增加，增强了基体中金属键合力.Zr原子的加入还降低了FeAl合金的有序度，使合金晶界容易弛豫，晶界缺陷的开空间变小.Zr原子在晶界附近出现，还增加了晶界处的价电子密度.在FeAl中加入B或Zr有利于提高合金的韧性.在FeAl合金中加入Si，晶界处的Si原子与邻近的原子形成强的共价键，使得在晶界处参与形成金属键的价电子密度降低.在FeAl中加入Si使合金更脆. 关键词：     

Nd(Fe,Si)11Cx化合物的全电子计算(x=0,2)

采用基于第一原理的全势能线性缀加平面波加局域轨道((L)APW lo)方法对Nd(Fe,Si)11Cx化合物(x=0,2)的电子结构进行了计算,得到了化合物态密度和磁矩等信息.计算结果表明NdFe9Si2化合物中Si原子主要与4b和32i位Fe原子产生杂化,导致Fe原子磁矩减小.NdFe9Si2C2化合物C原子使32i位Fe原子磁矩进一步降低,同时减弱了Si原子的影响,使得4b位Fe原子磁矩增大.     

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.     

Mn掺杂对半金属铁磁体Fe_2Si电磁特性的影响

此文用基于密度泛函理论第一性原理的贋势平面波方法,计算了Fe_2Si及Mn掺杂Fe_2Si体系的能带结构、电子态密度和磁学特性,分析了不同位置Mn掺杂对Fe_2Si电磁特性的影响,获得了纯的和不同位置Mn掺杂的Fe_2Si体系是铁磁体,自旋向上的能带结构穿过费米面表现金属特性,纯Fe_2Si的半金属隙为0.164e V;Mn掺杂在Fe1位时,自旋向下部分转变为A-M间的间接带隙半导体,体系呈现半金属特性,此时磁矩为2.00μB,是真正的半金属性铁磁体;掺杂在Fe2位时,自旋向下部分的带隙值接近于0,体系呈现金属特性;掺杂在Fe3位时,自旋向下部分转变为L-L间的直接带隙半导体,体系呈现半金属特性等有益结果 .自旋电荷密度分布图表明Mn原子的3d电子比较局域,和周围原子成键时3d电子更倾向于形成共价键.体系的半金属性和磁性主要来源于Fe-3d电子与Mn-3d电子之间的d-d交换,Si-3p电子与Fe、Mn-3d电子之间的p-d杂化.这些结果为半金属铁磁体Fe_2Si的电磁调控提供了有效的理论指导.     

亚铁磁Heusler合金Mn2CoGa和Mn2CoAl掺杂Cr,Fe和Co的局域铁磁结构

通过实验和计算的方法研究了Mn₂CoM_xGa_1-x 和Mn₂CoM_xAl_1-x (M=Cr, Fe, Co)掺杂系列合金样品. 研究发现, 在共价作用的影响下, Fe和Co原子占A位, 使被取代的MnA (-2.1 μ_B)变成MnD (3.2 μ_B), 在最近邻的强交换作用下亚铁磁基体中形成了MnB-CoC-MnD局域铁磁性结构, 使分子磁矩的增量最高可达6.18 μ_B. Fe, Co 掺杂后建立同样的局域铁磁结构, 居里温度的变化趋势却不同. 实验观察到Mn₂Co_1+xAl_1-x中掺杂容忍度高达x=0.64, 远高于在Mn₂CoGa中(x=0.36)的结果; 以及随着Al的减少, 合金由B2有序向A2混乱转变等现象, 为共价作用对合金结构稳定的影响提供了证据. 磁测量中发现Cr掺杂后磁矩增量高达3.65 μ_B以及居里温度快速上升的反常现象, 意味着对占位规则的违背.     

Mn2NiSn掺杂Ni、Co体系的结构与磁性研究

本文通过在Heusler合金Mn2NiSn中掺杂Ni、Co元素对其结构与磁性交换作用变化进行了研究。结果表明,在Mn2-xNi1+xSn体系中,随着Ni逐渐替代Mn,合金结构会由立方XA逐渐向L21结构转变。由于Ni原子相对于Mn原子具有较小的原子半径,Ni2MnSn相对于Mn2NiSn体积大概收缩1.2%。Mn含量的减少使得最近邻的Mn(A)-Mn(B)间反铁磁交换作用减弱,导致居里温度由x = 0时的519 K接近线性的降低到x=1时的340 K。当用Co元素替换部分Mn元素时,即Mn2-yCoyNiSn中,复杂的原子占位使得Mn(A)-Mn(B)交换作用降低的同时伴随着Co-Mn之间铁磁交换作用的增强,两者交换作用的竞争导致居里温度先降低后升高,临界点出现在y = 0.3处。在Mn2Ni1-zCozSn体系中,当Co替代部分Ni时,由于Ni-Mn之间的交换作用小于Co-Mn之间的交换作用,交换作用的增强导致居里温度随着Co含量的增加逐渐升高。室温下的饱和磁化强度也随着掺杂量的增大逐渐增大。     

Fe_9Si的电子结构及铁磁性质的第一性原理研究

采用第一性原理的密度泛函理论(Density Functional Theory)赝势平面波方法,对Fe_9Si的电子结构和铁磁性质进行理论计算.计算结果表明:(1)Fe_9Si具有负的形成热-0.1094 eV/atom,结合能5.124eV/atom,表明Fe_9Si合金具有强结合力和结构稳定性;(2)Fe_9Si具有典型的金属能带特征,穿过Fermi能级的能带最主要是Fe的3d态电子的贡献,其次是来自Si的3p态电子的贡献.结合键不是单一金属键,而是金属键和共价键组成的混合键;(3)Fe_9Si的铁磁性主要来自Fe原子的未满层壳的3d态电子的自旋.计算结果为Fe_9Si铁磁性材料的设计与应用提供了理论依据.     

Co50Fe50-xSix合金的结构相变和磁性

利用实验测量和理论计算相结合的方法,研究了介于B2结构CoFe低有序合金和L2₁结构Co₂FeSi高有序合金之间的Co₅₀Fe_50-xSi_x合金的结构相变、磁相变、分子磁矩和居里温度.采用考虑Coulomb相互作用的广义梯度近似(GGA+U)方法计算了合金的能带结构.研究发现,合金出现较强的原子有序倾向,表现出较强的共价成相作用.合金的晶格常数、磁矩、居里温度随Si含量的增加而线性地降低,极限成分Co₂FeSi合金的分子磁矩和居里温度分别达到5.92μ_B和777 ℃.原子尺寸效应导致合金晶格发生变化,但并未成为居里温度和分子磁矩变化的主导因素.分子磁矩的变化符合Slater-Pauling原理,但发现原子磁矩的变化并非线性,据此提出了共价成相对磁性影响的观点.采用Stearns理论解释了居里温度的变化趋势,排除了原子间距对居里温度的主导影响作用.能带计算的结果还表明,Co₂FeSi作为半金属材料并非十分完美,可能在实际应用中会出现自旋极化率降低的问题.发现该系列合金的结构相变和磁相变随着成分的变化聚集在窄小的成分和温度范围内. 关键词： 磁性 Heusler合金 结构相变     

Co50Fe50-xSix合金的结构相变和磁性

利用实验测量和理论计算相结合的方法,研究了介于B2结构CoFe低有序合金和L21结构Co2FeSi高有序合金之间的Co50Fe50-xSix合金的结构相变、磁相变、分子磁矩和居里温度.采用考虑Coulomb相互作用的广义梯度近似（GGA＋U）方法计算了合金的能带结构.研究发现,合金出现较强的原子有序倾向,表现出较强的共价成相作用.合金的晶格常数、磁矩、居里温度随Si含量的增加而线性地降低,极限成分Co2FeSi合金的分子磁矩和居里温度分别达到5.92μB和777℃.原子尺寸效应导致合金晶格发生变化,但并未成为居里温度和分子磁矩变化的主导因素.分子磁矩的变化符合Slater-Pauling原理,但发现原子磁矩的变化并非线性,据此提出了共价成相对磁性影响的观点.采用Stearns理论解释了居里温度的变化趋势,排除了原子间距对居里温度的主导影响作用.能带计算的结果还表明,Co2FeSi作为半金属材料并非十分完美,可能在实际应用中会出现自旋极化率降低的问题.发现该系列合金的结构相变和磁相变随着成分的变化聚集在窄小的成分和温度范围内.     

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I^σ成反比,Nd原子 关键词： 2Fe₁₄B')" href="#">Nd₂Fe₁₄B 价电子结构 居里温度     

Pr2(Fe0.8Co0.2)14B磁结构的中子衍射研究

本文报道用中子衍射测定的含硼稀土过渡族金属间化合物Pr₂(Fe_0.8Co_0.2)₁₄B的晶体结构与磁结构。将中子三轴谱仪用作二轴粉末衍射仪,在室温测该化合物粉末样品的中子衍射强度,用轮廓精化法弥合衍射数据。该化合物属Nd₂Fe₁₄B类四方结构,α=8.8110?,c=12.2307?。设Pr,Fe和Co原子磁矩间为铁磁耦合,同一晶位的Fe,Co原子磁矩相等,存在沿c轴的易磁化 关键词：     

YTi(Fe1-xCox)11的磁性和穆斯堡尔谱的研究

YTi(Fe_1-xCo_x)₁₁在012型四方结构,居里温度随Co含量的增加而提高,本文为了揭示YTi(Fe_1-xCo_x)₁₁磁性与微观结构的联系,对这一系列化合物进行穆斯堡尔谱研究,在室温下,测量YTi(Fe_1-xCo_x)₁₁(其中x=0.0,0.2,0.4)的穆斯堡尔谱,最佳拟合结果证实在这种化合物中,Co原子优先占据j和f晶位,在所测样品中,超精细场在x=0.2处出现极值,这与YTi(Fe_1-xCo_x)₁₁饱和磁化强度测量结果相符合。并对YTi(Fe_1-xCo_x)₁₁,Y₂(Fe_1-xCo_x)₁₄和YTi(Fe_1-xCo_x)₁₁的穆斯堡尔谱的实验结果进行比较,分析在YTiFe₁₁中与Y₂Fe₁₄B中的3d电子能带结构的差异。 关键词：     

Magnetic characteristics of R2(Fe, Co)14B systems (R = Y, Nd and Gd)

R₂(Fe, Co)₁₄B compounds (R = Y, Nd and Gd) were prepared in high purity. The magnetic behavior of R₂(Fe, Co)₁₄B compounds is reported over the temperature range 4 to 300 K. The effects of Fe substitution by Co on the saturation magnetization, Curie temperature and anisotropy are presented. The spin-reorientation temperature is lowered as Co replaces Fe. This also results in a reduced cone angle.

The R₂Fe_14−xCo_xB alloys crystallize in the tetragonal structure over the entire concentration range of 0 x 14. When Fe is substituted by Co, the Curie temperature increases significantly, the saturation magnetization increases to a maximum value around x = 2, and the anisotropy becomes planar for R = Y and Gd. The Nd₂(Fe, Co)₁₄B systems all exhibit uniaxial anisotropy at room temperature and Nd₂Co₁₄B is strongly uniaxial at 77 K. The Nd₂(Fe, Co)₁₄B systems are conical at 77 K.     

Magnetic properties and spin reorientation of iron rare earth based intermetallics

The Curie temperature and saturation magnetization M_s(μ_B/f.u.) of R₂Fe₁₄B have been discussed. The spin reorientations of Nd₂Fe₁₄B compounds have been studied by many authors with various methods, but have not been checked with the neutron diffraction method. We investigated the spin reorientation of Nd₁₅Fe₇₈B₇ by neutron diffraction and obtained θ = 26°34' at 77 K which is in good agreement with other authors' results. The small amount substitution of Si for Fe in Nd₂(Fe_1−xSi_x)₁₄B increases T_c and _cH_c of the compound. These will be able to make an advantage for Nd-Fe -B magnets.     

Fe site populations in Sm2(Co, Fe)17 and Sm(Co, Fe, Cu, Zr)8.35 alloys

We have investigated the crystallographic site distribution of Fe atoms in Sm₂(Co_1−xFe_x)₁₇ and Sm(Co_0.90−vFe_vCu_0.08---Zr_0.02)_8.35 alloys by means of Mössbauer spectroscopy. Fe shows a strong preference for 2c (dumbbell) sites in the former system, but in the multicomponent alloys such preference is reduced. This result gives support to a model proposed by Ray, according to which Zr-vacancy pairs displace Fe---Fe dumbbell pairs during the solutionizing heat treatment of these permanent-magnet materials.     

H掺杂α-Fe2O3的第一性原理研究

α-Fe₂O₃是一种重要的磁性半导体材料, 在电子器件中应用广泛, 具有重要的研究意义. 本文基于密度泛函理论, 采用GGA+U方法, 应用第一性原理对间隙H掺杂前后的六方相α-Fe₂O₃的晶格常数、态密度、Bader 电荷分布进行了计算分析. 研究了U值对结果的影响, 发现U=6 eV时, 体相α-Fe₂O₃的晶胞平衡体积、Fe原子磁矩、带隙值与实验值最符合. 在选取合适U值后, 第一性原理计算结果表明, H掺杂后, 间隙H部分被氧化, 其最近邻的Fe 和O部分被还原, H和O有一定程度的成键. 在费米面附近, 出现了新的杂化能级, 杂化能级扩展了价带顶的宽度, 同时导带底下移, 引起带隙减小, 表明H掺杂是一种有效的能带结构调控方法.     

(Fe1-xCox)3BO5纳米棒磁性的研究

本文采用高温有机溶剂法制备了(Fe_1-xCo_x)₃BO₅纳米棒, 通过控制反应物中乙酰丙酮钴的含量合成了不同Co含量的(Fe_1-xCo_x)₃BO₅. 利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、超导量子干涉磁强计(SQUID)对其形貌和磁性能进行了表征. 高分辨透射电子显微镜结果表明制备出的纳米(Fe_1-xCo_x)₃BO₅为多晶棒状, 且具有多折孪晶结构; 磁性测量的结果表明,(Fe_1-xCo_x)₃BO₅纳米棒在室温下表现出铁磁性, 随着Co含量的增加, 纳米棒的铁磁性逐渐增加, 该纳米棒有望用来研究生物大分子的机械性能.     

An investigation of the magnetic order in pseudo binary Co(Ga, Fe) alloys

The results of a Mössbauer effect and a low dc field magnetisation study of the pseudo binary Co₂Ga_2-xFe_x (0.01 x 1.00) alloy system are presented. As a concentration of x=1 is approached, the Fe atoms exhibits a preference for one of two apparently identical Ga sites, resulting in the doubly ordered Heusler structure of the L2₁ type. The critical concentration for the onset of long range ferromagnetic order is x=0.08, with superparamagntic clusters existing either side of this concentration. The size, shape, and interaction between these clusters is strongly dependent on the sample heat treatment. Alloys in the vicinity of this critical concentration, quenched from 830°C, show superparamagnetic behaviour with the magnetic clusters displaying a range of blocking temperatures; whereas alloys given a slow anneal exhibit typical spin-glass freezing.     

MAGNETIC PROPERTIES AND CRYSTALLIZATION OF THE RAPIDLY QUENCHED (Fe1-xNdx) 81.5B18.5 ALLOYS

Magnetic properties and crystallization behaviors of amorphous (Fe_1-xNd_x) _81.5B_18.5 alloys were studied. The crystallization temperature is found to rise at first and then drop monotonically with x, having a maximum value of 976K at x=0.11 (9at% Nd). The (Fe_1-xNd_x) _81.5B_18.5 alloys prepared at a quenching rate of v_s = 6.6m /s are amorphous, and exhibit good glass formability. Both the coercive field H_c and energy product (BH)_max depend strongly on Nd concentration. Amorphous (Fe_1-xNd_x) _81.5B_18.5 alloys with higher Nd concentration have a high coercive field at low temperature, due to the large random uniaxial anisotropy of Nd. The room-temperature H_c and (BH)_max obtained on optimal annealing con-ditions show two maxima as a function of Nd concentration x. The highest room-temperature coercive field H_c =22 kOe within the Nd concentrations around x=0.368 and the maximum energy product(RH)_max= 13.3 MG·Oe at x =0.055 are observed. The hard magnetic properties of these crystallized samples are related to the presence of the bard magnetic Nd₂Fe₁₄B phase.     

Coexistence of Magnetism and Conductivity in Bis(ethylenediseleno) Tetrathiafulvalene (BEST) with Octahedral Anions Hexacyanoferrate (III)and Nitroprusside

Using an accurate density-function method, we explore the coexistence of the magnetism and conductivity in bis(ethylenediselena)-tetrathiafulvalene (BEST) with the paramagnetic hexacyanoferrate(III) [Fe(CN)₆]^3- or the photochromic nitroprusside anion [Fe(CN)₅NO]^2-. The total and partial densities of states, and the atomic spin magnetic moments are calculated and discussed. It is found that the up- and down-spin total densities of states (DOS) are continuous in the vicinity of the Fermi level, there is overlap between the HOMO and LUMO in the up-spin subbands and the down-spin subbands, which reveals that these types of compounds have conductive properties. From the total and partial densities of states and atomic spin magnetic moments, it is shown that the spin magnetic moments of (BEST)₄[Fe(CN)₆] is mainly assembled at the iron atom and the cyanogen radical, and the spontaneous magnetic moments for (BEST)₂[Fe(CN)₅NO] come from iron atom, cyanogen and nitric oxide radical. To our best knowledge, it is the first theoretical study on the coexistence of the magnetism and conductivity of these compounds.