LaFe_(13-x)Si_x合金中不同铁磁态磁化率与磁场诱导磁相变的临界磁场实验研究

通过对采用不同方法制备或热处理的LaFe_(13-x)Si_x合金中处于不同磁状态的1∶13相磁化过程的观察和分析,实验研究了该系合金中各种铁磁态的最大磁化率,以及磁场诱导顺磁态到铁磁态的巡游电子变磁相变临界磁场与温度的关系。结果表明,在居里温度以下合金中铁磁态的最大磁化率,高于居里温度以上因磁场诱导由顺磁态相变而来的铁磁态的最大磁化率。居里温度附近两相共存态中的顺磁态,由磁场诱导转变为铁磁态的临界磁场,小于居里温度以上合金处于完全顺磁态时由磁场诱导转变为铁磁态的临界磁场随温度变化的线性关系外推值。且在两相共存态中,因磁场诱导的铁磁态的最大磁化率也小于合金中本身存在的铁磁态的最大磁化率。另外,当合金中1∶13相处于顺磁态和铁磁态两相共存时,经励磁-退磁至零场后转变为铁磁态,两相共存现象消失。     

一级相变磁制冷材料LaFe_(11.6)Si_(1.4)合金的磁相变特性系统分析

以La Fe11.6Si1.4合金为研究对象,系统分析了该一级相变材料的居里温度(TC)、磁场诱导磁相变的临界磁场(HC)、磁化率(χ)、磁滞、磁熵变(ΔS)、制冷能力(RCP)等磁性特性。结果表明:温度诱导磁相变的居里温度和磁场诱导磁相变的临界磁场均随磁场呈线性增加,ΔTC和ΔH随磁场和温度的变化率的值分别为4.1 K·T-1和0.2 T·K-1。当合金处于纯铁磁态和顺磁态时熵变磁熵变几乎为零,但磁场诱导的磁相变,会导致某一定温度下合金磁熵变有一个突变。但合金最大熵变并不是随磁场的增加而线性增加,当磁场达到一定值后随磁场增加其值基本没有变化。不同模型计算的制冷能力均随磁场的增加而呈线性增加。在两相共存态中,同一温度下两种不同铁磁的磁化率存在差异,即因磁场诱导的铁磁态相与合金中本身的铁磁态相的磁化率存在差异,且前者小于后者,这种物理现象对深入研究温度诱导和磁场诱导磁相变的差异有一定的参考价值。     

多铁性铬氧化物YCrO3体系的磁特性及比热研究

系统研究了低温条件下铬氧化物YCrO3体系的磁特性及比热特点.实验结果表明,在高温区(T＞140 K)直流磁化率随温度的变化遵从居里-外斯定律,YCrO3体系处于顺磁状态,样品的有效平均磁矩μefr=3.99μB、顺磁居里-外斯温度TCw =-340 K,即体系具有反铁磁性.在TN =140 K附近,YCrO3体系经历了由顺磁态向倾角反铁磁态的相转变,其自旋磁结构一直保持为Г4(Gx,Ay,Fz;FRz);低温条件下(T＜140 K),体系具有完整闭合的磁滞回线,表明YCrO3样品具有反铁磁性的同时,具有明显的弱铁磁性,且随温度的降低铁磁性逐渐增强.对应于磁相变温度TN,比热曲线在140 K附近出现尖锐的λ形反常突起,由于Y离子没有磁性,显示了Cr3+磁矩亚晶格的顺磁-反铁磁相变对比热的贡献.     

钙钛矿锰氧化物La_(0.875)Eu_(0.025)Sr_(0.1)MnO_3的磁性和磁卡效应研究

多晶样品La_(0.875)Eu_(0.025)Sr_(0.1)MnO_3用传统固相反应法制备得到。X射线衍射仪(XRD)表明样品为纯相。通过测量磁化强度随温度的变化曲线(M-T)、不同温度下磁化强度随磁场的变化曲线(M-H)研究了该多晶样品的磁性及磁卡效应。研究发现:样品在低温部分表现出团簇自旋玻璃的特征,在15～125 K温度范围内表现为铁磁特征;在125～350 K温度范围内表现出预成型团簇相的特征;在350 K以上表现出纯顺磁特征。在居里温度T_C≈119 K附近,系统发生了二级相变而且出现较大的磁熵变值,样品在7 T外加磁场下的最大磁熵变绝对值为2.83J·K~(-1)·kg~(-1),磁制冷效率为427.53 J·kg~(-1)。因此,该样品具有在高温区实现磁制冷的潜能。     

Tb(Co_(1-x)Sn_x)_2合金的结构和磁热效应

通过X射线衍射和磁性测量研究了Tb(Co1-xSnx)2(x=0,0.025,0.050,0.075,0.100)合金的相结构和磁热性能。经分析可知Sn在TbCo2中的替代是有限的,X粉末衍射分析确定TbCo2具有MgCu2结构,其他样品由TbCo2,TbCo3和Tb5Sn3三相组成,TbCo2为主要相。随着Sn成分的增加,杂质相TbCo3和Tb5Sn3的含量增加,所有样品保持第二序磁相变。Sn的替代使磁相变的温度稍微有所提高,样品TbCo2的TC值为230 K,样品Tb(Co0.950Sn0.050)2的TC值为233 K,但Sn的成分继续增加,样品的TC值有所下降。在外加磁场2 T的作用下,样品Tb(Co1-xSnx)2(x=0,0.025,0.050,0.075)最大磁熵变值分别为3.44,2.29,1.64,1.16 J.kg-1.K-1。     

铥掺杂钙钛矿锰氧化物La0.7Sr0.3MnO3的临界行为和磁熵变研究

在钙钛矿锰氧化物La_0.7Sr_0.3MnO₃的La位掺杂Tm³⁺,研究掺杂对体系结构、磁性、磁相变附近的临界行为和磁熵变的影响。通过掺杂调节A位平均离子半径,使体系居里温度更趋近室温;利用Kouvel-Fisher方法分析磁转变温度附近的临界行为,La_0.7Sr_0.3MnO₃的临界指数与三维海森堡模型的临界指数非常接近,表明未掺杂时磁相变附近的铁磁耦合为短程有序。掺杂Tm³⁺后样品La_0.65Tm_0.05Sr_0.3MnO₃的铁磁临界指数β趋近于海森堡模型,但顺磁临界指数γ却更接近于平均场理论模型,这可能是受顺磁区域的偶极相互作用影响。同时掺杂Tm³⁺后,在7 T磁场下的磁熵变值由6.19 J·kg^-1·K^-1减小到4.99 J·kg^-1·K...     

La1-xCaxMnO3外延薄膜的制备、结构及磁电阻效应

采用溶胶-凝胶旋涂法在单晶LaAlO3 (100)基片上生长了La1-xCaxMnO3(x=0, 0.05, 0.1, 0.2)外延薄膜. 利用X射线衍射仪(XRD)、 原子力显微镜(AFM)、 聚焦离子束系统(FIB)、 X射线光电子能谱分析仪(XPS)、 振动样品磁强计(VSM)和磁性测量系统(MPMS)对样品的结构、 形貌、 价态、 居里温度和磁电阻效应进行了研究. 结果表明, 薄膜为立方钙钛矿结构, 具有明显的(100)外延生长取向和平整的表面. 在居里温度附近, 样品发生铁磁-顺磁转变. 随着Ca2+掺杂量的增加, 样品的居里温度升高, La0.8Ca0.2MnO3的居里温度为264 K. 随温度的变化, 样品发生了金属-绝缘体转变. 样品还具有较大的磁电阻效应, 在H=2.0 T, T=210 K时, La0.95Ca0.05MnO3的磁电阻达到80.9%.     

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。     

Gd7Pd3-xFex合金磁性及磁热效应的研究

采用电弧熔炼和高温退火的方法制备了Gd7Pd3-xFex(x=0, 0.2, 0.5, 0.8和1)合金材料,并对该系列合金材料的磁特性及磁热效应进行了研究。X射线粉末衍射研究表明,所有的材料均形成Th7Fe3型结构。并且随着x的增大,晶格常数、居里温度、饱和磁化强度和最大磁熵变均有所降低。相比于Gd7Pd3,掺入Fe元素的材料可以获得更接近室温的居里温度和更宽的工作温区,从而导致了7 T磁场下高达1096 J·kg^-1的相对制冷能力(RCP), Gd7Pd3-xFex有望被用于室温附近的磁制冷。     

CeFe10.5Si2.5金属间化合物晶体结构、磁性和磁熵变特性研究

通过X射线衍射和磁性测量等手段对金属间化合物CeFe10.5Si2.5的晶体结构、磁性以及磁熵变进行了研究. 结果表明,经过对铸态样品进行12 h退火所得的金属间化合物CeFe10.5Si2.5晶体为单相立方NaZn13型结构; 在1.5 T外磁场下居里温度TC～206 K附近的最大等温磁熵变为10.7 J·kg-1·K-1,并随着外磁场的增大而迅速增大; 从Arrott曲线中可以看出,在此化合物中没有明显的巡游电子变磁转变特性,但从低磁场下的热磁曲线可知,磁化强度在居里温度处发生陡峭的变化,这应该是该化合物获得大磁熵变的原因.     

La0.6Pr0.05Fe11.5-xCoxSi1.5合金的磁性和磁热效应

使用电弧炉熔炼法制备La0.6Pr0.05Fe11.5-xCoxSi1.5(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5和0.6)系列合金.XRD分析与SEM成分分析表明该系列合金中除含有少量富镧相(P4/nmm)和α-Fe相外.均由NaZh13型立方结构单相组成.品格常数随着Co含量的增加基本保持不变.磁性测量表明该系列合金的Tc随着Co含母的增加旱线性增加,当x=0.6时,Tc达264 K.合金的升、降温磁化曲线随着Co含量的增加逐渐重合,即表明该系列合金的热滞随着Co含量的增加而减小;利用Maxwell方程计算得出在x=0时,合金在△B=1.5 T的外磁场下-△Sm达到38.4 J·kg-1·K-1.这种磁熵变来源于外磁场引起的一级相变,随着Co含量的增加-△Sm线性减小,这是由于Co含量的增加使合金的磁相变出现由一级相变向二级相变转变.     

Gd0．6DY0．4Co2-xAlx系合金磁热性能的研究

用量子磁强仪对Cd0.6Dy0.4Co2-xAlx(x=0,0.1)系合金的居里温度、磁相变、磁熵变等磁性质进行了研究.结果表明:该系合金居里温度随着X量的引入而增加;热处理后,X=0,0.1合金由双相晶体结构基本变为单相晶体结构,磁熵变比铸态合金分别提高53.2%和33.1%,居里温度基本不变.铝元素的加入并没有改变合金的相变类型,合金仍保持二级相变.     

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。     

过氧根桥连双核稀土化合物的制备及其磁/光响应行为研究

席夫碱还原后配体H_2L与Dy(ClO_4)_3或YbCl_3反应得到的晶体产物经过X射线单晶衍射数据分析表明,产物分别为过氧根桥连的双核稀土化合物[Dy_2(μ-O_2)L_2]·4MeOH·2H_2O(1)和[Yb_2(μ-O_2)L2]·3MeOH·2H_2O(2)。变温直流磁化率曲线(χMT-T)以及不同温度下磁化强度与磁场关系曲线(M-H)表明1有显著的磁各向异性,2存在较强的反铁磁相互作用。1000Oe外场下化合物1不同频率的变温交流磁化率曲线出现峰值,说明1为潜在的单分子磁体,通过ln(χ″M/χ'M)对T-1作图估算出其"能垒高度"约为6.1K,指前因子τ0≈2.4×10~(-6)s。荧光光谱测量发现1和2都具有配体L2-自身发光和稀土离子的特征发光。     

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。     

α-甘氨酸晶体的动态磁手性和磁电效应

利用变温直流磁化率测定,在外加磁场强度为±1T,磁场平行于晶体b轴,发现在301-302Kα-甘氨酸有动态磁手性相变.α-甘氨酸晶体的每个晶胞包含四个分子,属于具有中心对称结构的P21/n群,电荷中心对称,不导电.在晶体中,两层之间的N (3)—H(8)…O(1)和N (3)—H(8)…O(2)氢键,沿b轴相互交叉反向配对排列.在303K,用原子力显微镜可观察到α-甘氨酸晶体表面分子层与层间有规则的交叉螺旋排列.结合中子衍射确定相变机制为,在相变温度及外加磁场H=±1T时,α-甘氨酸中的N (3)—H(8),电子自旋反转为(邙).因为N (3)—H(8)…O(1)和N (3)—H(8)…O(2)两反向氢键的强度和键角不同,由动态磁手性和磁电效应,产生电荷中心不对称,导致304K附近的热电相变.     

（La0.5Gd0.2）Sr0.3MnO3中的磁热效应

对A位掺杂的超大磁阻材料(La0.5Gd0.2)Sr0.3MnO3的磁热效应进行了研究，通过不同温度下等温磁化(M-H)曲线的测量和计算，发现伴随铁磁．顺磁相变出现大的磁热效应，额外的磁性交换作用将导致额外的磁熵变化。     

LaFe11.6Si1.4/10%Co复合材料的磁热效应EI北大核心CSCD

利用SPS(放电等离子烧结)技术制备了La Fe11.6Si1.4/10%Co复合材料,结合XRD,OM和Versa Lab等手段,系统地研究了La Fe11.6Si1.4/10%Co复合材料的相组成、微观结构和磁热性能。不同烧结温度制备的铸态La Fe11.6Si1.4/10%Co复合材料由1∶13相、α-Fe相和Co相组成,烧结温度的提高促进了主相(1∶13相)的分解,恶化复合材料的磁热性能。OM测试结果表明,烧结温度的提高有利于孔隙尺寸的减小,提高铸态La Fe11.6Si1.4/10%Co复合材料的致密度。923 K烧结的铸态La Fe11.6Si1.4/10%Co复合材料的居里温度TC为199.8 K,0～2 T磁场范围的最大等温磁熵变为3.02 J·kg-1·K-1,RC值为40.6 J·kg-1,并表现出二级磁相变的特点,具有良好的磁热性能。     

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。     

Gd_(1-x)Ho_xTiGe的物相结构和磁性及磁热效应

用真空电弧熔炼和热处理法制备了Gd_(1-x)Ho_xTiGe (x=0, 0.2, 0.4)合金。X射线衍射分析表明:Gd_(1-x)Ho_xTiGe为GdTiGe型四方结构,空间群为I4/mmm,随着Ho含量的增加衍射峰总体上偏向高角度移动,晶胞参数a,c收缩,体积变小。Ho含量的增大对衍射峰的强度几乎没影响。通过磁性测量研究了磁性及磁热效应。利用Maxwell关系导出0～1 T, 0～2 T, 0～3 T的等温磁熵变。随着Ho的增加居里温度降低,使其成为室温区磁制冷材料。