小角磁转法自制装置测量非晶薄带的饱和磁致伸缩系数

研究了非晶薄带饱和磁致伸缩系数的小角磁转测量方法,并自行制备出测量装置.借助此装置测量了探测线圈中感生电压的二次谐波信号随交流场峰峰值电压、频率的变化关系,并对测量条件进行了优化;同时通过测量非晶薄带感生各向异性场随应力的变化关系,得到成分为Fe65～70co15～20Si1～3B12～15非晶薄带的饱和磁致伸缩系数λ,为1.7×10-5.     

铁单质薄膜磁致伸缩行为与磁矩演化研究

磁致伸缩材料在传感器、位移器件等领域应用前景广阔,对此类材料的制备与实验已成为研究热点,但使用分子动力学方法模拟其磁致伸缩过程中内部磁矩的演化仍缺乏相关研究.本研究以磁致伸缩材料铁单质为研究对象,采用分子动力学方法建立单畴铁单质磁致伸缩模型.分析了铁单质薄膜磁致伸缩行为随初始磁矩的变化,以及在磁场作用下微观原子磁矩的变化与宏观磁致伸缩之间的关系.结果表明:模型磁化构型的演化与磁致伸缩行为有着密切联系,随着外加磁场强度增大,原子磁矩与外加磁场方向相同的区域面积逐渐增大,宏观表现为模型的磁致伸缩随磁场强度增大而伸长,并最终达到饱和,而边界处的原子磁矩是模型是否达到饱和磁致伸缩的关键.     

铁基非晶合金磁致伸缩的温度效应

本文研究了Fe_80-xCu_xSi₅B₁₅,(Fe_1-xCo_x)₈₂Cu_0.4Si_4.4B_13.2两系列非晶合金的磁致伸缩系数λ₄随温度T的变化关系,温度范围分别为室温至非晶态居里点和室温至晶在居里点。分析了Fe基非晶合金随温度变化所产生的结构变化,并讨论了其磁致伸缩的单离子微观机制。 关键词：     

超声脉冲法测量固体材料声速实验的扩展与升级

根据声速与材料弹性常量之间满足的克里斯托菲尔方程,利用超声脉冲法测量了超磁致伸缩材料中超声波沿不同方向传播的声速,计算出超磁致伸缩材料的弹性常量.利用电磁铁激发均匀的外磁场,测量了超磁致伸缩材料中超声波沿不同方向传播的声速与外磁场的关系,研究了超磁致伸缩材料的弹性常量随外磁场的变化规律.通过对传统固体介质声速测量实验内...     

1-3型纳米多铁复合薄膜中电场诱导的磁化研究

运用Landau-Devonshire热力学唯像理论,考虑铁电相和铁磁相的电致伸缩、磁致伸缩效应以及产生于铁电/铁磁和薄膜/基底界面的弹性应力作用,两次重整介电和磁作用系数得到了这种多铁系统在Landau自由能函数下的本征二次方磁电耦合形式,从而研究了外延1-3型纳米多铁复合薄膜中极化、磁化随薄膜厚度、温度的变化以及该薄膜中外加电场诱导的磁化变化.结果表明薄膜平面内的应压力的弛豫使得磁化强度和极化强度随薄膜厚度的增加而减少,外加电场不仅能诱导铁电相极化场翻转,而且由于铁电和铁磁相界面竖直方向的弹性耦合导致 关键词： 多铁 磁电效应 磁致伸缩 薄膜     

Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95合金的磁致伸缩、自旋重取向和穆斯堡尔谱研究

系统研究了室温下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对晶体结构、磁致伸缩、各向异性和自旋重取向的影响.结果发现,x<0.4时,Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95完全保持MgCl2立方Laves相结构,晶格常量a随Al含量x的增加而增大.磁致伸缩测量发现,随着替代量x的增多磁致伸缩减小,x>0.15时超磁致伸缩效应消失 x<0.15时磁致伸缩在低场下(H≤4kAm)有小幅增加,高场下迅速减小,而且易趋于饱和,说明添加少量Al有助于减小磁晶各向异性.内禀磁致伸缩λ111随Al替代量x的增加大幅度降低.对于0≤x<0.15,穆斯堡尔效应表明,随Al含量的增加Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95合金中发生了自旋重取向,易磁化方向经历了[111]→[uv0]→[uvw]的转变.由相对磁化率随温度的变化关系可以看出,Al替代Fe使自旋重取向温度降低.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,合金在室温下呈现顺磁性 关键词： 磁致伸缩 立方Laves相 自旋重取向 各向异性 穆斯堡尔谱     

Tb0.3Dy0.7Fe2单晶中巨磁致伸缩的逆效应

研究了Terfenol-D材料中巨磁致伸缩的逆效应,即磁机械效应.基于Stoner-Wohlfarth(SW)模型,考虑磁晶各向异性和应力各向异性能,依据自由能极小原理,获得了退磁态下Terfenol-D单晶中磁化强度方向和压应力的关系.采用数值方法求解了平衡条件下的非线性方程组.理论结果表明,Terfenol-D巨磁致伸缩单晶中的磁各向异性取决于磁晶各向异性和应力各向异性之间的竞争.在压应力的作用下,Terfenol-D单晶中的磁各向异性由立方向单轴转变.理论和实验结果的比较表明,存在一个临界压应力,使磁致伸缩效应达到极大值.该理论结果还解释了压应力使得Terfenol-D单晶材料难于磁化和磁致伸缩效应出现极大值的实验事实.理论计算不仅为研究这类问题提供了一个更准确的方法,而且其结果也有助于理解类似材料中的磁化过程. 关键词： Terfenol-D 磁机械效应 巨磁致伸缩效应 磁各向异性     

超磁致伸缩材料性能测量实验

采用比较法和电桥法测量了Terfenol-D样品的磁致伸缩系数,并采用共振法测量了Terfenol-D样品的磁机械耦合系数.将超磁致伸缩材料特性测量实验引入本科实验教学,可以使学生在近代物理实验课程的学习中接触到材料科学研究前沿领域的技术与知识,有助于提高学生的创新意识和创新能力,激发学生的学习兴趣.     

离轴磁场退火后Tb0.3Dy0.7Fe1.95〈110〉取向晶体的磁致伸缩"跳跃"效应

将〈110〉取向Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.95合金棒放在与轴向成35°夹角的外磁场中退火处理,研究其在0—30 MPa预压应力σpre作用下的磁致伸缩效应.结果表明,σpre=0条件下的饱和磁致伸缩值λs由退火前的1023×10^-6提高到1650×10^-6;σpre 关键词： 磁致伸缩 磁场退火 磁致伸缩"跳跃"效应     

磁场作用下PMN-PT/CFO的磁电效应研究

在弹性力学模型下,推导非理想耦合状态的磁电(ME)电压系数公式.利用CFO随磁场变化的磁致伸缩特性,得到PMN-PT与CFO复合材料的磁电电压系数随磁场以及各参量的变化关系公式.研究了磁电电压系数在磁场下随磁场强度、压电相体积分数v、界面耦合系数k以及PMN-PT介电常数之间的变化关系.研究结果发现:磁电电压系数随PMN-PT体积分数和磁场强度的增大,表现为先增大,后逐渐减小至零;磁电电压系数强烈地依赖于界面耦合系数,耦合系数减小会极大降低复合材料的磁电效应;同时,磁电效应具有一定的频率特性,随着频率的逐渐增大而增大,直至达到稳定.     

磁性材料进展

磁性材料大体上分为两类 :其一为铁磁有序的金属磁性材料 ;其二绝大多数为亚铁磁有序、具有半导体导电性质的非金属磁性材料 .5 0年代以前 ,金属磁性材料占绝对优势 ;5 0年代以后 ,非金属磁性材料发展成为磁性材料的主流 ,除电力工业用的高饱和磁化强度FeSi合金外 ,铁氧体几乎应用于各个领域 .历史似乎按螺旋形的方式发展 ,90年代后 ,金属磁性材料又以新的面貌出现 ,3d (4f,4d ,5d ,5f… )合金与化合物、非晶、纳米微晶磁性材料重领风骚 ,其性能远超越铁氧体 .纳米磁性材料将成为新的功能材料 .文章重点介绍了永磁材料与软磁材料 ,其他如磁记录材料、磁致冷材料、磁致伸缩材料等将作简单介绍 .     

磁性材料新近进展

磁性材料是应用广泛、品种繁多的一类重要的功能材料，20世纪90年代以后发展十分迅速．稀土-3d过渡族磁性合金材料，如稀土水磁、巨磁致收缩材料、巨磁热效应材料，磁光效应材料等，以及非晶，纳米微晶磁性材料相继问世．1988年巨磁电阻效应的发现已获广泛应用，如读出磁头、传感器以及磁随机存储器等，并发展成为自旋电子学的新学科．文章简要介绍了近年来磁性材料的一些新进展。     

磁性材料新近进展

磁性材料是应用广泛、品种繁多的一类重要的功能材料, 20世纪90年代以后发展十分迅速.稀土-3d过渡族磁性合金材料,如稀土永磁、巨磁致收缩材料、巨磁热效应材料,磁光效应材料等,以及非晶,纳米微晶磁性材料相继问世.1988年巨磁电阻效应的发现已获广泛应用,如读出磁头、传感器以及磁随机存储器等,并发展成为自旋电子学的新学科. 文章简要介绍了近年来磁性材料的一些新进展.     

磁致伸缩材料磁弹性内耗的场依赖特性及其用于磁场传感研究

分析和测试了磁致伸缩材料磁弹性内耗的偏置磁场依赖特性,发现Terfenol-D的品质因数(与内耗的量值成反比)强依赖于偏置磁场.利用磁致伸缩材料磁弹性内耗强依赖于偏置磁场的特性,提出了一种静态和准静态磁场的磁传感器方法,即将磁致伸缩材料与压电变压器单元层叠构建一种复合变压器.分析表明:在谐振状态下,复合变压器的输出电压正比于其品质因数,于是复合变压器的输出电压强依赖于偏置磁场;磁致伸缩材料的ΔE效应对复合变压器输出电压的影响很小.制备Terfenol-D/PZT8复合变压器进行了实验,结果表明,在近谐振状态下,当激励输入电压振幅为0.5V时,复合变压器工作的输出电压对静态磁场的灵敏度达到～5.12mV.Oe-1.     

磁性材料的磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构

首先简要地介绍了磁性材料中磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构以及相互之间的关系. 一方面, 磁畴结构由材料的磁结构、内禀磁性和微结构因素决定; 另一方面, 磁畴结构决定了材料磁化和退磁化过程以及技术磁性. 拓扑学与材料物理、材料性能的联系越来越紧密. 最近的研究兴趣集中在一些拓扑磁性组态, 如涡旋、磁泡、麦纫、斯格米子等. 研究发现这些拓扑磁结构的拓扑性质与磁性能密切相关. 然后从尺寸效应、缺陷、晶界三个方面介绍国际学术界在磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构方面的进展. 最后介绍了在稀土永磁薄膜材料的微观结构、磁畴结构和磁性能关系、交换耦合纳米盘中的拓扑磁结构及其动力学行为方面的工作. 通过对文献的评述, 得到以下结论: 开展各向异性纳米复合稀土永磁材料的研究对更好地利用稀土资源具有重要的意义. 可以有目的地改变材料的微结构, 可控地进行磁性材料的磁畴工程, 最终获得优秀的磁性能. 拓扑学的概念正在应用于越来越多的学科领域, 在越来越多的材料中发现拓扑学的贡献. 研究磁畴结构、拓扑磁性基态或者激发态的形成规律以及动力学行为对理解量子拓扑相变以及其他与拓扑相关的物理效应是十分重要的. 也会帮助理解不同拓扑学态之间相互作用的物理机制及其与磁性能之间的关系, 同时拓展拓扑学在新型磁性材料中的应用.     

磁热效应材料的研究进展

磁制冷技术的发展取决于具有大磁热效应磁制冷材料的研发进展.经过长期的工作积累,特别是近20年来的努力,许多新型磁制冷材料的探索和研究极大地促进了磁制冷技术的进步.本文介绍了磁热效应的基本原理和磁制冷研究的发展历史,系统综述了低温区和室温区具有大磁热效应的磁制冷材料的研究进展,重点介绍了一些受到较为关注的磁热效应材料的最新研究成果.低温区磁制冷材料主要包括具有低温相变的二元稀土基金属间化合物(RGa,RNi,RZn,RSi,R_3Co以及R_(12)Co_7)、稀土-过渡金属-主族金属三元化合物(RTSi,RTAl,RT_2Si_2,RCo_2B_2,RCo_3B_2)以及四元化合物RT_2B_2C等,其中R代表稀土元素,T代表过渡金属.这些材料一般都具有二级相变,具有良好的热、磁可逆性,也因其合金属性具有良好的导热性.室温区磁制冷材料主要包括Gd-Si-Ge,La-Fe-Si,Mn As基,Mn基Husler合金,Mn基反钙钛矿,Mn-Co-Ge,Fe-Rh以及钙钛矿氧化物等系列.这些材料一般都具有一级相变,多数在室温具有巨大的磁热效应而受到国内外的极大关注.其中,La-Fe-Si系列是国际上普遍认为具有重要应用前景的磁制冷工质之一,也是我国具有自主知识产权的材料.本文还对磁制冷材料的发展方向进行了展望.     

Intrinsic magnetic topological materials

Topological states of matter possess bulk electronic structures categorized by topological invariants and edge/surface states due to the bulk-boundary correspondence. Topological materials hold great potential in the development of dissipationless spintronics, information storage and quantum computation, particularly if combined with magnetic order intrinsically or extrinsically. Here, we review the recent progress in the exploration of intrinsic magnetic topological materials, including but not limited to magnetic topological insulators, magnetic topological metals, and magnetic Weyl semimetals. We pay special attention to their characteristic band features such as the gap of topological surface state, gapped Dirac cone induced by magnetization (either bulk or surface), Weyl nodal point/line and Fermi arc, as well as the exotic transport responses resulting from such band features. We conclude with a brief envision for experimental explorations of new physics or effects by incorporating other orders in intrinsic magnetic topological materials.     

Doping effects on structural and magnetic evolutions of orthoferrite SmFe（1-x） Alx O3

The structural and magnetic properties of SmFeO3 with B site substitution of non-magnetic atom A1 are investigated. The x-ray diffraction patterns show that SmFe（1-x）AlxO3 remains an orthorhombic structure within the whole doping range, and the unit-cell volume decreases monotonically with the increase of doped A1 concentration. Besides, the octa- hedral tilting distortions of FeO6 are found to be alleviated while the tolerance factor increases. However, the relationship between the lattice parameters and Al concentration is observed to deviate from Vegard＇s rule, and this may be caused by magnetostriction effects. For the doping content values in a range 0 〈 x 〈 0.6, the ferromagnetism, antiferromagnetism, and paramagnetism are observed to occur continuously. Moreover, the magnetization and the spin reorientation temperature （Tk） decrease monotonically as Al content value increases. With the doping content values being x = 0.8 and 1.0, these compounds only show paramagnetic behavior.     

有限输入阻抗下压电/磁伸层叠材料磁电效应理论及实验

将磁致伸缩材料及压电材料本构方程与运动方程结合,考虑压电材料具有的高输出阻抗的特点及测试设备的有限输入阻抗和传输信号引线电容对磁电效应输出电压的影响,推出了Terfenol-D巨磁伸材料与横向极化Pb(Zr_1-xTi_x)O₃压电材料的磁电效应理论,研制了由一维磁伸材料构成的三明治结构元件并对其性能进行了测试,采用考虑了测试系统有限输入阻抗后建立的磁电效应理论结果与实验结果更符合.理论结果表明磁电元件在有限输入阻抗 关键词： 磁电效应 有限输入阻抗 压电/磁伸复合 一维磁伸材料     

磁路定理实验仪的研制和应用

阐述了磁路定理实验仪的研制原理、内容及方法,该仪器可方便地通过输入电流I对磁通Φ的影响来测量串并磁阻与磁通Φ之间的关系,可测定一些(非)铁磁材料相对磁导率并可进行比较与分析,还提供研究磁阻的并联规律和漏磁现象及其系列应用实验供教学使用.