赝二元化合物Dy(Fe0.9M0.1)2(M=B,Al,Ga)的磁性研究

研究了赝二元化合物Dy(Fe_0.9M_0.1)₂(M=B,Al,Ga)的磁性。M对Fe的置换,使居里温度下降,Fe原子的磁矩改变。矫顽力随温度的降低,增加很快,增加的幅度与M有关。磁化强度的温度关系,在磁场小于临界值时,出现反常和热磁效应。用Fe原子局域环境的变迁和低温下内禀磁硬度的急剧增加,解释了上述现象。 关键词：     

Er3(Fe,Co,M)29化合物(M=Cr,V,Ti,Mn,Ga,Nb)的结构与磁性

合成了Er3Fe29-x-yCoxMy化合物(M=Cr,V,Ti,Mn,Ga,Nb)并用x射线衍射和磁测量等手段研究了它们的结构和磁性.发现Fe基Er3(Fe,M)29化合物结晶成哑铃对Fe-Fe无序替代的Th2Ni17型结构(P63/mmc空间群)而不能形成Nd3(Fe,Ti)29型结构,因此其化学式也可以用Er2-n(Fe,M)17+2n(n=0.2)表示.当Er3Fe29化合物中部分Fe原子被M原子所取代时,其居里温度均有一定程度的提高.所有Er3(Fe,M)29化合物在室温均为易面型各向异性.当Er3(Fe,M)29(M=Cr,V)中的部分Fe原子被Co原子取代且Co原子数与Fe原子数达到一定比值时,得到一个单斜结构的新相.磁测量表明Er3Fei95Co6V3.5在室温可能为单轴各向异性,在162K出现自旋重取向,其各向异性由易轴型变为易面型.在5K下于难磁化方向磁化时观察到一个一级磁化过程(FOMP).     

Co和稳定元素对Nd3(Fe,Co,M)29 (M=Ti,V,Cr) 化合物结构和磁性的影响

利用x射线衍射和磁测量研究了不同稳定元素Co以及Ti,V和Cr替代对Nd3Fe29-x-yCoxMy(M=Ti,V,Cr)化合物结构和磁性的影响.研究发现:每一个稳定元素都有一替代量极限,在此极限以内所有化合物均为Nd3(Fe,Ti)29型结构,A2/m空间群.不同稳定元素的溶解极限不同.Co的替代量与稳定元素有关,当以Cr作为稳定元素时,Cr的替代量随着Co含量的提高而提高,直到得到纯Co基3:29相化合物.Ti和V作为稳定元素时,Co原子的最大替代量分别为6.63和12.所有Nd3(Fe,Co,M)29(M=Ti,V,Cr)化合物在室温下均表现为平面各向异性.Nd3Fe26.8-xCoxV2.2的居里温度TC和饱和磁化强度Ms随着Co含量的增加而单调增加,自旋重取温度随Co含量增加而呈上升趋势,但在x=6处有一最小值,这可能与Co的择优占位有关;而Nd3Fe29-x-yCoxCry的居里温度和饱和磁化强度随着Co含量的增加先增加后降低,只在x=0和x=6处观察到自旋重取向现象.     

Er3(Fe,Co, M)29化合物(M=Cr,V, Ti,Mn, Ga,Nb)的结构与磁性

合成了Er_３Fe_29-x-yCo_xM_y化合物(M=Cr, V, Ti, Mn, Ga, Nb )并用x射线衍射和磁测量等手段研究了它们的结构和磁性. 发现Fe基Er_３(Fe,M)_２９化合物结晶成哑铃对Fe-Fe无序替代的Th₂Ni₁₇型结构(P6₃/mmc空间群)而不能形成Nd₃(Fe,Ti)_２９型结构，因此其化学式也可以用Er_2－n(Fe,M)_17+2n (n=0.2)表示. 当Er_３Fe₂₉化合物中部分Fe原子被M原子所取代时，其居里温度均有一定程度的提高. 所有Er_３(Fe,M)_２９化合物在室温均为易面型各向异性. 当Er_３(Fe,M)_２９ (M=Cr, V)中的部分Fe原子被Co原子取代且Co原子数与Fe原子数达到一定比值时，得到一个单斜结构的新相. 磁测量表明Er_３Fe_19.5Co₆V_3.5在室温可能为单轴各向异性，在162K出现自旋重取向，其各向异性由易轴型变为易面型. 在5K下于难磁化方向磁化时观察到一个一级磁化过程(FOMP). 关键词： 稀土金属间化合物 晶体结构 磁晶各向异性     

Y(Fe,M)12化合物的电子结构与磁性(M=Nb,Si)

采用新近发展的全势能线性缀加平面波((L)APW) 局域轨道(lo)和广义梯度近似(GGA)密度泛函方法计算了Y(Fe,M)12化合物(M=Nb,Si)的电子结构,得到了相应的总态密度和局域态密度,并分析了替代原子与替代晶位不同引起态密度的变化。根据计算结果预测的居里温度变化与实验结果基本一致。     

La(Fe,Si)_(13)化合物的居里温度机制

NaZn13型La(Fe,Si)13化合物随Si含量增加,相变性质由一级过渡为二级,化合物晶胞体积收缩,饱和磁化强度降低,居里温度升高.其居里温度与晶胞体积之间的关系不能用Bethe-Slater曲线给出合理的解释.本文利用添加间隙原子碳调节La(Fe,Si)13化合物晶胞体积和居里温度的方法,系统研究了该化合物居里温度与晶胞体积之间的关系.结果发现二者之间的变化规律遵循Jaccarino-Walker模型,即仅有5%甚至更少的3d电子被认为是真正的巡游电子,其余的3d电子仍是局域的.以极化的巡游电子为媒介,局域电子之间产生类似于Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida的长程相互作用,相互作用的符号和大小与距离呈周期性震荡.随Si含量的增加,La(Fe,Si)13化合物巡游电子数目增加,化合物的居里温度由晶胞体积和巡游电子的浓度共同决定.     

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.     

M@C_(20)H_(20)(M=Sc,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni)几何结构和电子性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(GGA)方法对M@C_(20)H_(20)(M=Sc,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni)几何结构和电子性质进行了计算研究.几何结构优化发现,过渡金属原子M内掺到C_(20)H_(20)笼时,都稳定于碳笼中心.能隙和内掺能计算发现,M@C_(20)H_(20)的热力学稳定性随着M原子序数的增大而逐渐减弱,内掺M原子使得其动力学稳定性大幅度下降,但是其中Ni@C_(20)H_(20)结构仍然具有良好的热力学和动力学稳定性,其有望在实验中被成功合成出来.电子性质研究发现,随着M原子序数的逐渐增大,M原子对M@C_(20)H_(20)前线轨道的贡献也越来越大,M@C_(20)H_(20)(M=Sc,V,Cr,Mn,Fe,Co)都具有一定的磁矩,而Ni@C_(20)H_(20)为闭壳层结构,磁矩为零.     

Cu含量对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)合金结构和磁性的影响

系统研究了Cu分别替代Fe和Ni对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)结构和磁性的影响.结果表明:熔炼Ni_(55)Fe_(18-x)Cu_xGa_(27 )(x=1, 2, 3, 4)虽仍为奥氏体相结构,但伴有γ相出现;居里温度随Cu含量增加而降低,这是由于Cu掺杂引起过渡金属近邻原子间相互交换作用减弱所致;交流磁化率随Cu含量增加而降低,原因在于Fe是磁性的主要贡献者,Cu替代Fe会削弱Fe的磁矩,从而导致合金磁性降低.熔炼、退火和甩带Ni_(51)Cu_4Fe_(18)Ga_(27)均存在马氏体相变.熔炼样品马氏体相变温度最高,退火和甩带样品基本相同.这一特点表明热处理方式能够改变原子排列的有序度,因此可以通过改变热处理方式来调控马氏体相变温度.     

Cu含量对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)合金结构和磁性的影响

系统研究了Cu分别替代Fe和Ni对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)结构和磁性的影响.结果表明:熔炼Ni_(55)Fe_(18-x)Cu_(x )Ga_(27)(x=1,2,3,4)虽仍为奥氏体相结构,但伴有γ相出现;居里温度随Cu含量增加而降低,这是由于Cu掺杂引起过渡金属近邻原子间相互交换作用减弱所致;交流磁化率随Cu含量增加而降低,原因在于Fe是磁性的主要贡献者,Cu替代Fe会削弱Fe的磁矩,从而导致合金磁性降低.熔炼、退火和甩带Ni_(51)Cu_4Fe_(18)Ga_(27)均存在马氏体相变.熔炼样品马氏体相变温度最高,退火和甩带样品基本相同.这一特点表明热处理方式能够改变原子排列的有序度,因此可以通过改变热处理方式来调控马氏体相变温度.     

Cu含量对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)合金结构和磁性的影响

系统研究了Cu分别替代Fe和Ni对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)结构和磁性的影响.结果表明:熔炼Ni_(55)Fe_(18-x)Cu_(x )Ga_(27)(x=1,2,3,4)虽仍为奥氏体相结构,但伴有γ相出现;居里温度随Cu含量增加而降低,这是由于Cu掺杂引起过渡金属近邻原子间相互交换作用减弱所致;交流磁化率随Cu含量增加而降低,原因在于Fe是磁性的主要贡献者,Cu替代Fe会削弱Fe的磁矩,从而导致合金磁性降低.熔炼、退火和甩带Ni_(51)Cu_4Fe_(18)Ga_(27)均存在马氏体相变.熔炼样品马氏体相变温度最高,退火和甩带样品基本相同.这一特点表明热处理方式能够改变原子排列的有序度,因此可以通过改变热处理方式来调控马氏体相变温度.     

Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)M_xO_(7-δ) (M=Fe,Ni)体系的超导电性

本文报道,通过对Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)MxO_(7-δ)(M=Fe,Ni)体系样品的晶体结构、氧含量、正常态电阻率与温度的关系,以及超导转变温度等测量,并与YBa_2Cu_(3-x)MxO_(7-δ)(M=Fe,Ni)体系进行比较,发现Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)体系的Tc显著地高于相应x值的YBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)体系,而Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)Ni_xO_(7-δ)体系则相反,Tc低于仅Ni替代的体系,表明Ca和Fe同时替代时两者引起的载流子浓度(n_H)变化相互补偿,抑制了仅Fe替代时引起的n_H和Tc急剧下降;而作Ca和Ni同时替代时主要的不是两者引起载流子浓度变化的相互补偿,Ca和Ni替代效应之间的关联较弱。作者认为,对Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)体系属于CuO_2平面外的元素替代,这时载流子浓度是决定Tc的主要因素;而对Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)Ni_xO_(7-δ)体系,由于Ni~(2+)离子主要占据Cu(Ⅱ)位,它导致磁拆对效应,Ni~(2+)离子的拆对效应是引起Tc下降的直接原因。     

Pr_(0.75)Na_(0.25)Mn_(1-x)Fe_xO_3的制备及磁学和输运性质研究

采用溶胶凝胶法通过较低温度、较短的烧结时间制备了单相的多晶钙钛矿Pr0.75Na0.25Mn1-xFexO3(0≤x≤0.3),避免了Na元素的挥发及锰氧化物的析出,使Pr1-xNaxMnO3中Na的最大掺入量由文献报道的0.19提高到0.25,样品单相性得到大幅度提高.系列样品的磁化强度、电阻率随温度的变化关系表明2%的Fe掺杂便能大大减弱低温电荷有序;在x≤0.05时系列样品磁化强度随Fe含量的增加而增加,电阻率随Fe含量的增加而下降,然后二者随Fe含量进一步增加均朝相反的趋势变化.用几何效应(Fe3+的几何尺寸大小)和电子结构的影响两个方面的竞争解释这种现象.     

La_xZn_xBa_(1-x)Fe_(12-x)O_(19)铁氧体高温相组成

La_xZn_xBa_(1-x)Fe(12-x)O_19在高温相区将存在X相和W相,x=0时其居里温度分别为518℃和534℃,x<0.6范围内La,Zn可以在W相中固溶,随x的增加,产生W相的相变温度下降,居里温度θ_f和各向异性场H_A降低,而饱和比磁化强度σ_s增加,各向异性常数基本不变。     

Zr-M(M=Fe,Co,Ni,Cu)型金属玻璃的电子-电子相互作用和超导涨落效应

本文系统地研究了顺磁性金属玻璃 Zr_xCo_(100-x)(x=78,72,66.8)和 Zr_(66.7)M_(33.3)(M=Fe,Ni,Cu)的低温电导率与温度的关系σ(T)发现,在很宽的温区内,σ(T)与弱局域化理论相符.随着温度的降低,σ(T)∝T~(1/2),此规律来源于电子-电子相互作用效应,在超导临界温度Tc 附近,σ(T)∝ε~(-1/2);这是 Aslamusou-Larkin 项(AL 项)对超导涨落效应的贡献.     

重电子金属CeCu5.8 M0.2(M=Ni,Zn,Cd) 低温物性的比较

研究了不同元素等量掺杂下重电子金属CeCu5.8M0.2(M=Ni,Zn,Cd)低温电阻、比热容和磁化率随温度的变化关系.分析讨论了掺杂元素M(M=Ni,Zn,Cd)的磁性、价态及原子尺寸对近藤温度Tk、相干温度(即电阻极大值的温度TRmax)、每个Ce离子在较高温度时的平均磁矩μB以及在温度降低时被传导电子自旋屏蔽过程的影响.     

高压下Fe_(92.5)O_(2.2)S_(5.3)的熔化温度

采用反向碰撞法与光分析技术,测量了Fe_(92.5)O_(2.2)S_(5.3)(质量分数比)在208GPa下的声速,发现固态Fe_(92.5)O_(2.2)S_(5.3)的纵波声速在144GPa下开始减小,直到165GPa完全转变为液态体波声速,表明样品的完全熔化温度为(3 500±400)K。将该熔化温度作为参考点,应用Lindeman定律并外推至地球内外核边界可知,Fe_(92.5)O_(2.2)S_(5.3)的熔化温度为(5 000±400)K。通过比较Fe、Fe-O、Fe-S以及Fe-O-S的熔化温度,发现O元素对Fe熔化温度的影响很小,S元素对Fe熔化温度的降低与其含量成正比。如果外地核中S的质量分数为2%~6%,则地球内外核界面温度为5 000~5 400K。     

Nd_2(Fe,Si)_(17)合金的结构与磁性

本文对Nd-Fe-Si三元系富铁区域相的结构和磁性进行了研究。结果表明,Nd-Fe-Si三元系富铁区域(Fe>40at％), 除出现NdFe_2Si_2三元金属间化合物外(Si>20at％),同时只出现Nd_2(Fe,Si)_(17)赝二元金属间化合物,其中Si取代9d位的Fe原子,而不能形成类似于Nd_2Fe_(14)B的三元金属间化合物,Si取代Nd_2Fe_(17)中的9d位Fe原子后,使晶胞体积缩小;使饱和磁化强度减小;同时使Fe次晶格的铁磁相互作用增强,导致居里温度增高;还使得Fe次晶格的易面各向异性减弱,造成室温下各向异性场减小。     

Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95合金的自旋重取向和穆斯堡尔

系统研究了室温和77K温度时Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.35)合金中金属Al替代Fe对自旋重取向和穆斯堡尔谱的影响. 结果发现,Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95合金的易磁化方向随成分和温度在{110}面逐渐偏离了立方晶体的主对称轴,即自旋重取向. 室温下,当x=0.15时,Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95合金中出现了少量非磁性相;x>0.15时,合金完全呈顺磁性;而77K温度下,x=0.2时合金仍然呈磁性相. 在室温和77K温度时,超精细场Hhf均随Al元素的增加而减小,而同质异能移IS随Al元素的增加而增加,四极劈裂QS随Al含量呈无规律的变化.     

R_2(Fe_(1-x)Al_x)_(14)B的内禀磁性和永磁性能(R=Nd和Y)

本文研究了Al在R_2(Fe_(1-x)Al_x)_(14)B多元合金中的固溶度(R=Nd和Y),当x<0.1时,可形成四方结构。研究了在此类合金中,饱和磁化强度、居里温度、磁晶各向异性等内禀磁性,以及矫顽力和磁能积等永磁性能随Al含量的变化。发现以Al代换Fe时,使铁次点阵的磁晶各向异性出现极值;同时以Al代换Fe时,可使磁体的矫顽力显著提高。以Co和Al同时对Fe进行代换,制造成分约为Nd_(16·5)B_7(Fe_(1-x-y)Al_xCo_y)_(76.5)的磁体,既可提高居里温度,又可提高矫顽力,从而可以改善具有高磁能积磁体的温度性能和减少磁体的总损失。