室温以上磁制冷材料La(Fe1-xCox)11.7Al1.3化合物的研究

通过X射线衍射分析和超导量子干涉磁强计（SQUID）磁性测量,研究了Co替代Fe含量对居里温度在室温以上的磁制冷材料La（Fe1-xCox）11.7Al1.3（x=0.072,0.081）磁结构和磁性能的影响。La（Fe1-xCox）11.7Al1.3材料的居里温度随Co的含量增加而增加,La（Fe0.919Co0.081）11.7Al1.3的居里温度为311 K。当外场变化为1.9 T时磁熵变达到3.6 J·kg^-1·K^-1,RCP值为168.6 J·kg^-1,虽然它的磁熵变小于具有巨磁熵变的磁制冷材料,但是它在磁场为1.9 T时的制冷能力与这些材料相当。     

(Gd1-xREx)5Si4(RE=Dy, Ho)系列材料磁熵变研究

对 (Gd1-xDyx)5Si4(x=0.1, 0.2, 0.3, 0.35) 和(Gd1-xHox)5Si4(x=0.05, 0.15, 0.25)系列合金的居里温度、磁相变、磁熵变等磁性质进行了研究. 结果发现 该系列合金保持了Gd5Si4的Sm5Ge4正交型晶体结构, 居里温度随着引入的x量的增加而呈近似线性减小趋势;在居里温度附近样品的磁特性符合二级相变规律;通过调节Dy 或Ho的含量调节居里点, 样品中不含贵重元素Ge, 大大降低了成本;在较宽的温度范围和低场下(＜2 T)具有较大的磁熵变值从而使其适合于被制成梯度功能复合材料. 研究表明 (Gd1-xREx)5Si4(RE=Dy, Ho)系列材料有望成为较好的室温低场磁制工质.     

Gd-La-Al合金的微观结构与磁热效应

以Gd_3-xLa_xAl₂ (x=0,0.1,0.2,0.3)磁制冷材料为研究对象,系统分析了合金的相组成、微观组织及磁热性能。结果表明,Gd_3-xLa_xAl₂(x=0,0.1,0.2,0.3)合金均由Gd₃Al₂相、GdAl相、Gd₂Al相组成。La原子主要分布于Gd₂Al相,且La元素的添加具有调控Gd Al相形貌的作用。对M-T曲线求一阶导数可得,Gd_3-xLa_xAl₂ (x=0,0.1,0.2,0.3)合金的居里温度T_C随La含量的增加呈逐渐降低的趋势,分别为275,267,261,252 K,适用于近室温领域的制冷。利用Landau理论,分析了Gd_3-xLa_xAl₂ (x=0,0.1,0.2,0.3)合金的磁相...     

La-Fe-M(M=Al, Si)化合物磁热性能研究进展

介绍了La-Fe-M(M=AI,Si)化合物在磁热性能研究方面的最新进展。具有NaZn13型晶体结构,含高浓度Fe的La-Fe—M(M=AI,Si)化合物为良好的软磁材料;用少量的Co替代化合物中Si,Al元素可以将化合物的居里温度提高至室温;对La(Fe1-yCoy)xSi13-x化合物,适量的Si,Co组合可使化合物在室温产生可与Gd5Si2Ge2比拟的磁热效应;加入适量的间隙原子H,也可使La(FexSi1-x)13在室温的磁热性能远远大于金属Gd;对含Si量低及含Si量高的La(FexSi1-x)13化合物在相转变点附近由温度和磁场诱导相变的本质做了详细阐述。     

Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5的结构、磁相变与磁熵变

采用粉末XRD和振动样品磁强计研究了Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5合金的结构、磁相变和低场变化下的磁熵变。磁性测量结果表明,Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5合金的磁化强度在居里温度附近发生突变,具有一级相变的典型特征,室温具有Gd5Si2Ge2型单斜结构;合金低场磁热效应非常明显,1.8T磁场变化下,在其居里温度272K附近的最大磁熵变为16.7J.kg-1.K-1。用成本低廉的Sn取代Gd5Si2Ge2中部分Si和Ge后,Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5在低磁场变化下的磁熵变比金属Gd大得多并略高于Gd5Si2Ge2。     

钙钛矿型稀土锰氧化物La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_xMn_(1-x)O_3的磁性和巨磁电阻效应

采用溶胶 凝胶工艺制备了La0 .7Sr0 .3FexMn1 -xO3化合物 ,研究Fe掺杂对材料的导电性能、磁性能、磁电阻性能的影响。发现随Fe含量的增加 ,材料的电阻率提高 ,铁磁居里温度 (TC)下降 ,巨磁电阻效应增强。观察到x =0 0 5和x =0 0 8的样品的电阻率随温度变化曲线出现双峰。对于x =0 0 8的样品 ,在室温附近磁电阻达到 18% (8× 10 5 A·m- 1 外场 )。对于x >0 0 8的样品 ,金属 绝缘体转变温度均比相应的铁磁 顺磁转变温度低 5 0～ 80K     

不同工艺和原料对Mn_(1.2)Fe_(0.8)P_(0.48)Si_(0.52)化合物磁热效应的影响

用不同的工艺和原料制备了3个名义成分相同的Mn1.2Fe0.8P0.48S i0.52化合物。X射线衍射结果表明,3个化合物均为Fe2P型六角结构(空间群为P-62m),并且存在少量的(Fe,Mn)3S i相。通过磁性测量发现,3个样品的居里温度有所不同,但是都在室温附近(270~290 K)。以Fe2P为原料制备的化合物具有较大的磁熵变,在1.5 T的磁场变化下其最大磁熵变为13.6 J.(kg.K)-1。以行星样品球磨机制备的化合物具有较小的热滞,最小热滞为6.7 K。这些表明不同的制备工艺和原料对化合物的居里温度、热滞和磁熵变都具有一定的影响。同时低成本的原料、简单的制备工艺、较小的热滞和较大的磁熵变使得Mn1.2Fe0.8P0.48S i0.52化合物成为一种理想的室温磁致冷候选材料。     

钆替代对ErGa化合物磁性和磁热性能的影响

磁热效应材料可用作磁制冷,因而引起研究人员的广泛关注。为了提高Er Ga材料的磁热效应性能,用高自旋重稀土Gd原子替代Er Ga化合物中的Er原子,系统研究了Gd替代对其结构、磁性、磁熵变的影响。粉末中子衍射及粉末X射线衍射实验证实,当Gd原子替代量从x=0到1.0时,不改变化合物的晶体结构。磁性测试结果表明,Gd原子的替代不同程度地改变了该材料体系的自旋重取向相变温度及铁磁-顺磁相变温度。基于相变温度的改变,Gd替代对材料的磁熵变峰值、制冷温跨及制冷能力也产生显著影响。Gd替代量x=0.1,0.2,0.3,0.4时,磁熵变温度关系曲线呈现平台状特征,尤其是Gd替代量x=0.2和0.3时,材料的综合性能较好。     

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。     

巡游电子系化合物La0.8Ce0.2(Fe1-xCox)11.4Si1.6的磁热效应

对制备的化合物La0.8Ce0.2(Fe1-xCox)11.4Si1.6(x=0.02,0.04,0.06)的相组成、巡游电子变磁转变(IEMT)特性和磁热效应(MCE)进行了研究。粉末X射线衍射结果表明,经1373 K真空退火处理7 d后,化合物La0.8Ce0.2(Fe1-xCox)11.4Si1.6(x=0.02,0.04,0.06)均为单相立方NaZn13型晶体结构。随着Co含量由x=0.02增加到x=0.06,样品的居里温度TC由207 K上升到277 K。在0~1.5 T磁场变化下,x=0.02,0.04,0.06时样品的最大磁熵变|ΔSM(T)|分别为40.17,12.60和7.65 J.kg-1.K-1,可见该化合物有巨大的磁熵变,而且随Co含量的增加最大磁熵变迅速减小。该化合物的巨大磁熵变来源于TC处的一级相变,以及在TC以上由磁场诱导IEMT,但由于Co原子对Fe原子的替代能够抑制变磁转变的发生,因此该系化合物最大磁熵变随Co含量的增加迅速减小。     

关于室温磁制冷材料的评价

如何评价开发的新型材料是否适合在室温磁制冷机中使用，有不同的看法。将最近报道的有影响的磁制冷材料如Gd-Si-Ge系列合金，La-Fe-Si系列合金与金属钆进行对比，说明不能仅仅根据等温磁熵变的数据判断它是否适用于磁制冷机中。应该以金属钆作为室温磁制冷材料的基准材料，全面评定各个新开发的磁制冷材料的绝热温变、使用温度区间、单位体积磁熵变等参数。数据说明，金属钆在综合性能上具有优势，是目前室温磁制冷机主要采用的磁制冷剂。     

Synthesis and magnetic properties of Gd doped EuS nanocrystals with enhanced Curie temperatures

EuS nanocrystals (NCs) were doped with Gd resulting in an enhancement of their magnetic properties. New EuS and GdS single source precursors (SSPs) were synthesized, characterized, and employed to synthesize Eu(1-x)Gd(x)S NCs by decomposition in oleylamine and trioctylphosphine at 290 °C. The doped NCs were characterized using X-ray diffraction, transmission electron microscopy, and scanning transmission electron microscopy, which support the uniform distribution of Gd dopants through electron energy loss spectroscopy (EELS) mapping. X-ray absorption spectroscopy (XAS) revealed the dopant ions in Eu(1-x)Gd(x)S NCs to be predominantly Gd(3+). NCs with a variety of doping ratios of Gd (0 ≤ x < 1) were systematically studied using vibrating sample magnetometry and the observed magnetic properties were correlated with the Gd doping levels (x) as quantified with ICP-AES. Enhancement of the Curie temperature (T(C)) was observed for samples with low Gd concentrations (x ≤ 10%) with a maximum T(C) of 29.4 K observed for NCs containing 5.3% Gd. Overall, the observed T(C), Weiss temperature (θ), and hysteretic behavior correspond directly to the doping level in Eu(1-x)Gd(x)S NCs and the trends qualitatively follow those previously reported for bulk and thin film samples.     

具有一级磁相变的不同系列NiMnGa合金其电子浓度对相变温度的影响

分析了具有一级磁相变的Ni2 x yMn1-xGa1-y,Ni2 xMn1-xGa两个合金系列中,合金电子浓度e/a对结构和磁转变温度的影响。对于Ni2 x yMn1-xGa1-y系列合金,随着电子浓度的增加,马氏体相变温度TM增大,居里温度TC减小,在e/a=7.68处相交,继续增加e/a,TM和TC同时减小;而对于Ni2 xMn1-xGa系列合金,随x的增加,电子浓度增加,TM增大,TC减小,在e/a=7.635处相交,x继续增大,TM和TC仍然缓慢增加。不同NiMnGa合金系列中TM,TC与合金的e/a之间不同的变化关系说明,e/a对TM和TC的影响在不同的NiMnGa合金系列中是相同的。     

纳米块体金属钆和镝的磁性相变分析

对纳米晶钆(Gd)和镝(Dy)块体材料的磁性进行了研究.与多晶比较,通常纳米晶的磁化强度减小,居里温度TC降低,但平均粒径为10 nm的纳米晶Dy的居里温度TC反而升高到100 K,平均粒径为10 nm的纳米晶Gd中还存在明显的反铁磁相.通过RKKY交换作用的计算知道,晶面晶界处原子的交换积分会发生正负号的变化,能量最低的稳定状态对应三种有序相:铁磁相、反铁磁相和扇相,晶粒中在一定条件下出现三相共存.对于平均粒径为10 nm的纳米晶,晶面晶界处原子所占比例很大,三相叠加的结果,对于Gd,即是在相变点附近出现磁化强度尖峰;对于Dy,则是磁化强度随温度升高下降缓慢,表现为居里温度TC比多晶升高.     

Magnetic properties of Gd1−xThxFe2 and Gd1−xCexFe2

Saturation magnetization, magnetization vs temperature, Curie temperatures, and lattice parameters are presented for the ternary alloys Gd_1?xTh_xFe₂ and Gd_1?xCe_xFe₂. Quadrivalent Th and Ce were introduced into the lattice in an effort to induce ferromagnetic GdFe coupling. Experiment showed that the antiferromagnetic GdFe coupling in GdFe₂ is preserved in the ternaries. The Fe moment and Curie temperature decrease as the Gd content of the sample is decreased. This is ascribed to electron transfer from Th or Ce to the Fe d shell. Failure to achieve ferromagnetic coupling is ascribed to electron capture by iron, which prevents a rise in electron concentration as Gd is replaced by Ce or Th.     

Thermal induced structural and magnetic transformations in Fe73.5−xCex=0,3,5,7Si13.5B9Nb3Cu1 amorphous alloy

Structural and magnetic properties of amorphous and partly crystallized Fe_73.5?xCe_x=0,3,5,7Si_13.5B₉Nb₃Cu₁ alloys, were analysed in the temperature ranging from RT to 800 °C with scanning calorimetry and magnetometry. The Fe(Si) and Fe(B) structures were identified and characterised with set of crystallization temperatures and activation energies. Also, Curie temperatures for amorphous and for crystalline structures were determined and analysed as functions of Ce content.     

Magnetic properties and exchange interactions in T80-xGdxB20 amorphous alloys (T=FE,Co)

The magnetization and Curie temperature of amorphous T_80-xGd_xB₂₀ alloys (0≤x≤24) were investigated. The Gd moment is found to be 7μ_B in agreement with the theoretical value at 4.2 K. This would indicate a collinear spin structure for Gd. A mean field model has been used to explain the temperature dependence of the magnetization. This analysis allows to determine the spin value of T and the effective exchange interactions between T-T and T-Gd atoms which are found correlated with the T moment.