纳米微晶软磁合金随机局域磁各向异性及磁性

本文根据非晶合金局域磁各向异性随机分布的处理方法,提出了纳米微晶软磁合金的随机局域各向异性模型,对纳米微晶合金的结构与磁性的关系进行了探讨。结果表明,纳米微晶合金的软磁特性不但与随机分布的纳米晶粒的尺寸有关,而且与晶界非晶相的铁磁性有关。相邻晶粒通过晶界非晶相发生铁磁耦合,所以晶界非晶相的铁磁性严重地影响合金的宏观磁性。Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉纳米微晶软磁合金的X射线衍射及磁性测量结果为上述理论提供了有利的支持。     

Nd-Fe(Co,Al,Ga)-B合金的磁性及Al,Co,Ga原子的晶位占据研究

本文研究了Nd-Fe(Co,Al,Ga)-B永磁合金的磁性能并且用Mssbauer谱仪等手段研究了Al,Co,Ga诸原子在上述合金中的晶位占据。选用粉末冶金方法研制出上述实用磁体,其磁性能是:B_r=1.19T,_jH_G=1130kA/m,(BH)_max=262kJ/m³,α(B,)=0.04％/℃,T_c=450—550℃。研究结果发现Al原子主要占据j₂晶位;Ga原子优先占据j₂和k₂晶位;Co原子优先占据8 j₂,16k₂晶位。Co在四方相中占据上述晶位是造成永磁合金居里温度上升的原因。     

纳米复合材料Fex(SiO2)1-x中的界面相互作用和渗透效应对磁性的影响

采用机械合金法制备了纳米复合材料Fe_x(SiO₂)_1-x系列样品 .用X射线粉末衍射 (XRD)、透射电子显微镜 (TEM )、M ssbauer谱和Faraday磁天平系统地研究了该系列样品不同Fe合量和不同球磨时间的微结构和磁性 .实验表明样品的微结构和磁性与球磨时间和Fe含量密切相关 .当样品的Fe含量少于 2 0wt% ,并球磨了 80h后呈现出非常复杂的微观结构 :α -Fe纳米晶粒和Fe团簇镶嵌在SiO₂ 基质中 ,形成α -Fe纳米岛状和纳米尺度的类三明治结构 .Fe-SiO₂ 界面的相互作用和渗透效应、纳米晶的尺寸效应和类三明治的特殊微观结构导致了纳米复合材料Fe_x(SiO₂)_1-x的物理性能的变化     

纳米晶软磁合金的结构对技术磁性的影响——Ⅰ.结构各向异性

考虑到现有理论的局限性,建立了界面非晶相的随机局域各向异性模型,对界面非晶相在合金结构各向异性中的作用进行了研究,结果表明由交换作用和局域磁晶各向异性决定的结构各向异性与界面非晶相的磁性和结构参数有着复杂的关系,晶化后期软磁性能的恶化可由界面非晶相的磁性能减弱来解释.     

1∶12型氮化物NdFe10.5Mo1.5Nx的磁畴结构

运用磁力显微镜 (MFM) ,首次观测到 1∶1 2型NdFe_10.5Mo_1.5 合金在氮化处理前后磁畴结构的变化 .结果表明 ,氮化处理前 ,合金样品表面层呈现复杂而细微的波纹畴结构 .吸氮后 ,随着单轴磁晶各向异性常数K₁的急剧增加 ,出现平行排列的片状畴 .通过测量条畴宽度w ,结合磁测量结果 ,计算出母体合金和氮化物NdFe_10.5Mo_1.5N_x的畴壁能γ ,并给出了两者的交换作用常数A以及单畴尺寸D_c,从而定性地解释了 1∶1 2型NdFe_10.5Mo_1.5 合金吸氮后磁畴结构变化的原因 .将计算结果同SmCo₅ 和Nd₂ Fe₁₄ B两种永磁材料作了比较.     

RTiFe11金属间化合物的结构与磁性

本文研究了RTiFe₁₁的晶体结构和内禀磁性(R=Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Er和Y),并分析了RTiFe₁₁的磁结构与各种磁性离子间的交换作用。发现R为重稀土时,R—Fe交换作用与(g_J —1)²J(J+1)成比例,在R为轻稀土时,要考虑5d-4f电子交换作用因稀土离子而异所带来的修正。分析了在RTiFe₁₁中Fe—Fe交换作用与原子间距的依赖关系,并给出了提高居里温度的实验结果。利用合金的能带模型分析了Fe原子的饱和磁矩,并通过适宜的原子代换研究了提高饱和磁矩的途径。RTiFe₁₁呈现多样性的磁晶各异性性质。利用实验方法测定了Fe次晶格的易磁化方向与磁晶各向异性常数随温度的变化。根据晶场理论,按照点电荷模型计算了稀土离子的磁晶各向异性及其随温度的变化,解释了所观测到的自旋再取向现象。     

纳米晶钛酸铅镧体系的软模及铁电相变研究

采用Raman散射方法系统研究了Pb_1-xLa_xTiO₃(PLT)的软模行为和铁电相变.结果表明,随着晶粒尺寸的减小,Pb_0.86La_0.14TiO₃(PLT14)能从常温常压下的四方铁电相转化为立方顺电相;在高温常压及常温高压下纳米晶PLT14的相变温度和压力均比体材料情况下低;对于不同晶粒尺寸的PLT体系,系统从四方相转化为立方相的相边界随晶粒尺寸的减小移向更低的La离子浓度,还论述了软模随晶粒尺寸、温度、压力和La离子浓度的变化行为以及系统发生相变的机制.     

Sm(Co,Cu,Fe,Zr)7.4永磁合金的胞状组织的析出发育和Zr的作用研究

用粉末冶金方法制备的Sm(Co,Cu,Fe,Zr)_7.4合金,其磁性能:B_r=1.12(T),_iH_c=1078(kA/m),(BH)_max=243.6(kJ/m³).采用透射电子显微镜和Mo-ssbauer谱仪研究了合金的胞状组织析出过程和Zr的作用.研究发现:胞状组织形成温度为460℃,富Zr长片相在780℃出现,合金的矫顽力随胞状组织发育尺寸,数量多少,完善程度而变化.合金中的Zr促使Fe原子由1:5相进入2:17相,(Zr加速了2:17相中Fe原子由Co₁晶位转移到Co₃晶位,从而增加了两相之间成分差别,增加了单轴各向异性,有利于合金矫顽力的提高.     

Pr6Fe13Ge磁结构的Mossbauer谱和中子衍射

通过磁性测量、Mossbauer谱和中子衍射研究了室温下Pr₆Fe₁₃Ge的磁结构 .磁性原子集中分布在z=0和z=1 / 2镜面的两侧 ,被z=1 / 4 ,3/ 4处的非磁性原子分割成M(磁性 ) /NM(非磁性 ) /M(磁性 )排列的三明治结构 .磁性层M内磁矩为共线铁磁耦合 ,磁矩方向少量偏离ab面 ,形成小的c轴方向的分量 ;层与层之间 ,ab面内的磁矩分量为反铁磁耦合 ,而c轴方向的分量为铁磁耦合     

Pd41Ni10Cu28P21大块非晶合金结构与晶化过程

采用水淬的方法获得了Pd₄₁Ni₁₀Cu₂₈P₂₁大块非晶合金 .结果表明 ,这一合金体系具有很强的玻璃形成能力 ,其约化的玻璃转变温度T_rg为 0 .71 4.结构分析显示 ,Pd₄₁Ni₁₀Cu₂₈P₂₁非晶合金比以往所报道的Pd₄₀Ni₄₀P₂₀ 非晶具有更接近于“冻结”液态的密堆积结构 .非晶的晶化实验表明 ,晶化初期多种晶相同时结晶析出 .低于 71 0K退火非晶样品 ,亚稳相形成 ,继续提高退火温度亚稳相消失 .此外 ,从热力学和动力学角度就Cu部分替代Ni对合金的玻璃形成能力的影响进行了探讨     

C15化合物ZrZn2和ZrV2的磁性和超导性的自洽电子结构研究

本文介绍了新发展的体能带全电子完整势线性缀加平面波(FLAPW)方法,在计算立方Laves相C15化合物ZrZn₂和ZrV₂电子结构的首次应用.这两种材料的磁性和超导性,己用能带结构的结果进行了计算和讨论.计算分两种情况:(1)扭曲Muffin-tin(MT)势的自洽计算,(2)应用二次变分的完整势处理.上述计算都在达到自洽后将自旋轨道耦合效应包括进去.在MT球内的非球对称项对本征值的影响约为1mRy量级.但是,由于在Fermi能级附近存在着平坦的能带,它可能对E_F处的态密度产生值得注意的影响.分波态密度的仔细分析表明:ZrZn₂和ZrV₂之间最主要的差别是原子Zr和V产生的d带的位置不同. 本文通过计算广义Stoner因子,研究了这些材料的磁性.结果发现,ZrZn₂存在着磁反常而ZrV₂是非磁性的.这一结果同实验观察一致.理论预言ZrV₂的超导转变温度T_c～15K,而ZrZn₂约为4K.同以前的各种计算比较,本文结果有大幅度的改进.     

纳米SnO2的Raman光谱研究

利用Raman光谱和X射线衍射系统地研究了纳米SnO₂的微观结构和空间对称性与退火温度的关系,并与非晶SnO₂薄膜和单晶的结果进行了比较.发现,Raman新峰N₁和N₂完全遵循Matossi力常数模型,退火温度接近673K时,纳米微粒内局域无序和晶格空位密度迅速下降,晶格畸变和Raman新峰几乎同时消失.并对Raman新峰N₁和N₂与纳米SnO₂的微观结构的变化进行了深入的探讨.     

1-12型镨系氮化物的永磁性研究

通过适当的热处理,制备成功单相的具有ThMn₁₂型结构的Pr(Mo,Fe)₁₂及其氮化物,通过X射线衍射和磁测量,研究了其结构与内禀磁性;用机械合金化研究了Pr(Mo,Fe)_yN_x磁粉的永磁性能,通过对内禀矫顽力、剩余磁极化强度随成分及晶化温度的变化的研究,得到了内禀矫顽力为500kA/m、磁能积为36kJ/m³的磁粉,同时研究了内禀矫顽力的温度系数,并与Nd₂Fe¹⁴B进行了比较.     

非晶态合金晶化过程中的形核及核长大激活能——Ⅱ.与非晶态结构和温度的关系

本文利用第一部分提出的计算形核及核长大激活能(E_n和E_g)的方法分别测算了预退火热处理后非晶态Ni-P合金样品以及在不同温度区间内激冷非晶态Ni-P合金样品的E_n和E_g值.结果表明E_n和E_g值与非晶态合金微观结构和温度有密切的关系,非晶态合金有序程度越高,E_n和E_g值越小;晶化时的温度越高,E_n和E_g值越大.运用新近提出的晶化微观机制对这种用经典晶化机制难以解释的实验现象进行了合理的解释.     

用STM研究金属间化合物脆断表面的纳米尺度特征与分形维数

用扫描隧道显微镜(STM)在纳米尺度研究了Ti₃Al,Ti-24Al-11Nb合金脆断表面特征,确定了STM在纳米尺度测量材料断裂表面分形维数的方法及原理,并用来测量了上面两种合金脆断表面的分形维数D_F。结果表明:在纳米尺度的断口特征与用SEM在微米尺度观察到的断口形貌非常相似,具有典型的解理脆断特征,观察到了纳米数量级解理台阶,断裂表面在纳米尺度上存在分形结构,但不同断裂方向的分形维数D_F不相同,Ti-24Al-11Nb合金的分形维数高于Ti₃Al合金的分形维数。研究表明使用STM并采用连续拓扑结构分形方法研究固体断裂中的原子过程以及用分形维数来描述材料的微观结构是很有可能的.     

立方结构体系的真简谐模

本文用键长、键角和二面角力系数,给出了含有n=N₁×N₂×N₃个同类原子的简单立方结构体系的简谐振动方程.对n值由8逐渐增大至1728,并且n值相同而N_j值不同的各种体系进行了数字计算。观察到方程的解随n增大而收敛的性质以及体系维数过渡的情况。给出了从零维到一维和三维体系的真简谐振动频谱,一些低频模的花样,以及力系数取值范围的临界值H_c。找到了在H_c值上导致结构不稳定的晶化软模。对采用循环边界条件和自由边界条件得到的不同结果作了比较,说明了其间的关系,提出了简谐子的概念。对旋转模在循环边界条件下发生的变化,以钛酸钡晶体为例作了说明。     

氧化铁-氧化锌体系的结构及其催化活性

铁酸盐是丁烯氧化脱氢制丁二烯的优良催化剂,本文联合X光衍射、穆斯鲍尔能谱和电子顺磁共振等三种方法对ZnFe₂O₄、ZnCrFeO₄和ZnCrFeO₄/SiO₂等三种铁酸盐进行晶相,铁的价态、化学环境以及顺磁中心考察,并关联其氧化脱氢催化活性,以试图能认识这类催化剂的活性本质,本文还探讨了在丁烯氧化脱氢生成丁二烯反应中催化活性中心的可能结构。     

Si和Nb对Fe3Al合金基体和缺陷中价电子密度的影响

通过测量二元Fe₃ Al以及含Si或Nb的Fe₃ Al合金的正电子寿命谱参数 ,计算了合金基体和缺陷处的价电子密度 .结果表明 ,Fe₃ Al合金基体的价电子密度较低 ,当Al和Fe结合成Fe₃ Al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 .Fe₃ Al合金中金属键和共价键共存 .Fe₃ Al合金晶界缺陷处价电子密度很低 ,键合力较弱 .在Fe₃ Al合金中加入Si,合金基体和晶界处的价电子密度均降低 ,晶内和晶界处的金属键结合力都减弱 .Si的加入使合金变得更脆 .在Fe₃ Al合金中加入Nb降低了合金中的有序度 ,使晶界缺陷处价电子密度升高 ,金属键结合力增强 .但由于Nb的原子半径比Fe大 ,它取代Fe后晶格发生畸变 ,体积增大 ,导致合金基体的价电子密度降低 ,基体的金属键结合力减弱 .     

硬磁性Nd60A110Fe20Co10大块金属玻璃的玻璃转变和晶化过程

采用动态力学热分析（DMTA）,示差扫描量热法（DSC）,X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）考察了Nd₆₀A₁₁₀Fe₂₀Co₁₀大块金属玻璃（BMG）的玻璃转变,晶化过程及晶化过程对磁性能的影响规律.结果表明用DMTA方法确定Nd₆₀A₁₁₀Fe₂₀Co₁₀ BMG在10 K/s的升温速率下玻璃转变温度为480 K,初始晶化温度为588 K.晶化过程为：非晶→非晶＋亚稳FeNdAl新相→非晶＋初晶δ相→初晶δ相＋共晶δ相＋Nd₃Al＋Nd₃Co.该体系合金具有硬磁性是由于合金中存在高度弛豫的非晶相,完全晶化后材料的硬磁性消失.     

Nd-Fe-B(B≤50at.％)三元系相图的研究

本文用X射线衍射、热学分析、磁性测量等手段研究了Nd-Fe-B(B≤50at.％)三元系相图,主要结果如下:1.重新测定了Nd-Fe二元系相图,确证NdFe₂相是不存在的。2.测定了Nd-Fe-B(B≤50at.％)三元系室温横截面。在该三元系中存在三个化合物:Nd₂Fe₁₄B,Nd₈Fe₂₇B₂₄,Nd₂FeB₃。 指出:在未经退火的Nd-Fe-B三元母合金中,存在有过冷液相(非晶)的可能性。实用Nd-Fe-B新型永磁合金,由三相构成,主相为Nd₂Fe₁₄B,次相为Nd和Nd₈Fe₂₇B₂₄。3.测定了Fe₉₄B₆-Nd₁₂Fe₈₂B₆-Nd_33.5Fe_60.5B₆和Nd₂Fe₁₇-Nd₂Fe₁₄B-Nd₈Fe₂₇B₂₄纵截面。指出:在制备Nd-Fe-B三元永磁合金时,最高烧结温度不得高于1100℃,而后热处理的温度在600℃左右为宜。4.研究了Nd₂Fe₁₄B,Nd₈Fe₂₇B₂₄的结构和Nd₂Fe₁₄B的单相区。Nd₂Fe₁₄B为四方晶系,a=8.800,c=12.190,z=4,空间群为P4₂/mnm,X射线密度D_X=7.60g/cm³,测量密度D_O=7.50g/cm³。在测量精度范围内,观测不到Nd₂Fe₁₄B有单相区存在。Nd₈Fe₂₇B₂₄为四方晶系,a=7.12,c=27.40,z=2,D_X=7.01g/cm³,D_O=7.00g/cm³,可能的空间群为P4₂/n。5.在实验的基础上,讨论了Nd₂Fe₁₄B的热稳定性,并对制备Nd-Fe-B永磁合金的粉末冶金工艺提供了解释。