强磁场条件下Mn-Sb梯度复合材料的制备

研究了Mn-898wt%Sb合金在无磁场以及磁场为B=88 T、不同强度的磁场梯度作用下的凝固组织变化，并分析了上述不同强磁场条件对合金凝固组织影响的作用机理.研究表明，在较大梯度磁场作用时，试样中出现了初生MnSb相与Sb相以及共晶组织共存的现象，而且初生MnSb相与Sb相产生了明显的分层现象.此外，磁场梯度作用下初生MnSb相和Sb相的含量随着磁场梯度的增大而增加.论文对初生MnSb相和Sb相的分离机理进行了探讨，发现在梯度磁场作用下，熔融金属中不同磁化率的合金组元团簇受力不同，造成     

强磁场对Mn-Sb包晶合金相变及凝固组织的影响

以Mn-56.5 wt%Sb包晶合金为研究对象, 进行了不同磁场、不同冷速条件下的凝固实验. 通过对液相线温度、包晶温度的考察, 发现强磁场可以提高Mn-56.5 wt%Sb合金的液相线温度, 且该上升值随磁感应强度的增加而增加, 当所施加的磁感应强度为11.5 T时, 液相线温度升高大约3 ℃, 但施加磁场后包晶反应温度没有明显改变. 对该合金的凝固组织进行定量金相分析发现, 施加磁场后MnSb相明显减少, 该结果与磁场对相变温度的影响相一致. 另外通过X射线衍射分析发现, 强磁场诱发包晶反应生成相MnSb的c轴垂直于磁场方向取向, 而Mn₂Sb相的(311)面平行于磁场方向取向. 对不同冷速凝固的Mn-56.5 wt%Sb合金组织进行定量金相分析结果显示, 强磁场对合金凝固过程的作用效果受到冷却速度的影响. 随着冷却速度的增加, 强磁场对该合金凝固组织中MnSb相的相对含量变化影响效果减弱. 关键词： 强磁场 包晶合金 凝固 相变温度     

强磁场对铝合金中溶质组元分布状态的影响效果

合金中溶质组元的组织形态和分布对于改善合金的组织和性能具有重要意义.本文研究了铝合金在强磁场作用下的凝固行为,考察了Al-Cu，Al-Mg合金中溶质组元的相形态、分布状况随高强度均恒磁场和梯度磁场的强度和方向变化的规律.研究发现，由于Cu元素和Mg元素的物性不同导致其在基体中受到的电磁力不同，在均恒磁场作用下，铝合金中Cu元素和Mg元素在α-Al基体晶粒内和晶界上的分布变化规律相反；在梯度磁场作用下，Cu元素和Mg元素在铝基体中含量和分布状态也有显著的差异.本研究为利用强磁场有效控制不同物性的溶质元素在合金基体中组织状态和分布提供了实验依据. 关键词： 强磁场 铝合金 溶质元素分布 凝固组织 凝固过程     

强磁场对Al-Si合金凝固组织中硅分布的影响

为了揭示强磁场对金属凝固组织的影响规律，本文研究了Al-14.98%Si(质量分数)和Al-9.2%Si(质量分数)合金在强磁场作用下凝固组织的变化趋势，分析了强磁场对合金凝固组织中Si分布的影响.研究发现，均恒磁场和梯度磁场分别通过洛伦兹力和磁化力的作用对合金的凝固组织产生影响，强磁场可以显著改变初晶硅在合金中的分布状况.在均恒磁场作用条件下初晶硅在合金中均匀分布；在梯度磁场条件下，由于磁化力和浮力的共同作用，初晶硅在试样的上部或下部聚集.同时，磁化力也改变了共晶体在合金中的组织形态，使试样上部和下部共晶体的层片间距明显不同.理论和实验分析表明，Al-Si合金在强磁场中凝固时，磁场能作用于凝固过程，使共晶体中的Al含量增大，共晶点向左偏移. 关键词： 强磁场 凝固过程 共晶组织 Al-Si合金     

电磁复合场制备匀质Zn-Bi偏晶合金的物理模拟

本文通过物理模拟的方法研究了强磁场复合交变电流作用对过偏晶合金凝固组织的影响机理,考察了电磁复合场下第二相初生液滴直径的演变规律,以及洛伦兹力作用下已分层少数相被"打碎"进入基体相的过程.结果表明:电磁体积力的增加,有利于液滴初始直径的减小;而交变电流频率的影响存在最佳值,偏离该值对初生液滴直径的抑制效果下降,这与实际试验规律一致;在电磁复合场作用下,已经分层的两液相可以重新实现均匀混合.这些效应有效缓解了偏晶合金凝固前第二相由于各种因素导致的偏聚,模拟结果直观地揭示了电磁复合场制备匀质偏晶合金的主要机理 关键词： 电磁复合场 偏晶合金 物理模拟     

强磁场条件下金属凝固过程中第二相的迁移行为

理论分析表明,第二相的迁移行为可以通过迁移速度进行表征.影响迁移速度的因素包括第二相和熔体的物理性质、磁场强度和梯度大小、第二相的形状和体积等因素.强磁场下洛伦兹力的效果为促进第二相在基体中的均匀分布,其效率在磁场强度大于某一定值时逐渐降低.在梯度强磁场条件下,第二相迁移行为和分布状态的主要控制参数是梯度磁场下的磁化力.在磁场梯度较小时,因洛伦兹力的制约磁化力控制第二相迁移的效果不明显,随着磁场梯度的增加,磁化力的作用效果逐渐增强.通过研究强磁场下Al-Si合金、Al-Ni合金中原位自生第二相的迁移行为实 关键词： 强磁场 迁移 第二相 凝固     

强磁场复合交变电流作用下Zn-30wt％Bi偏晶合金的凝固

研究了强磁场复合不同强度和不同频率交变电流对Zn-30wt%Bi合金凝固组织的影响规律.结果表明：在25℃/min的冷却速率下,只施加交变电流无法抑制该合金的分层比重偏析;而单独施加纵向强磁场对合金的偏析有一定的改善作用;如果同时施加纵向强磁场和工频交变电流,在产生的交变洛仑兹力的作用下,合金的分层比重偏析基本得到抑制;增加电流密度、磁场强度和交流电流频率均有利于合金凝固组织的改善.但对上述三个参数而言,均存在一个最佳值,偏离该最佳值时,均难以获得均质的偏晶合金组织.从电磁场动力学角度探讨了复合场影响偏晶 关键词： 强磁场 偏晶合金 重力偏析 低冷却速度     

强磁场作用下Cu熔体中富Fe颗粒的迁移与排列

凝固界面前沿颗粒间的相互作用决定了颗粒的运动轨迹、分布和材料的性能,控制熔体中颗粒的迁移可用于材料的净化和提纯.在Cu-30%Fe合金液固两相区施加不同的强磁场条件,富Fe颗粒的分布和排列不尽相同.当无强磁场作用时,富Fe颗粒较均匀地分布在Cu熔体中;随着施加稳恒强磁场磁感应强度的增加,富Fe颗粒向远离重力方向的试样上端迁移,样品底部几乎无富Fe颗粒;而施加向下的梯度磁场作用后,富Fe颗粒沿重力方向向下迁移.结合强磁场作用下颗粒的受力情况,分析了Fe颗粒的迁移行为.不同磁场条件和不同区域的颗粒直径统计分析表明,随磁感应强度增加,Fe颗粒聚合增加,但施加梯度强磁场后颗粒的团聚又逐渐减弱,对此从影响颗粒运动的Stokes和Marangoni凝并速度进行了讨论.从能量最低的角度解释了富Fe相沿平行磁场方向的取向排列.     

FeSi2合金在高压下的凝固

研究了压力对FeSi2合金凝固组织的影响.与常压下凝固的典型共晶组织不同，高压条件下的凝固组织为初生ε相树枝晶加离异共晶.高压下凝固组织的变化主要是与压力对相图的影响和对凝固过程中溶质原子扩散的影响有关.通过引入压力参量，推导了高压凝固过程中的成分过冷判据，并应用该判据分析了高压凝固树枝晶组织的形成机理. 关键词： 高压 凝固 FeSi2     

电磁复合场对Zn-10 wt%Bi过偏晶合金凝固组织的影响

以Zn-10 wt%Bi的过偏晶合金作为研究对象,在强磁场条件下,考察了不同电磁体积力对其显微凝固组织与凝固过程的影响.实验结果表明,在一定的强静磁场下,当交变电流增加到某一特定值时(交变电流频率为50 Hz),得到的凝固组织最为均匀,第二相颗粒直径也达到最小;在固定交变电流值的条件下(交变电流频率为50Hz),Zn-10 wt%Bi合金的凝固组织随着磁感应强度的增加,其偏析程度、弥散程度和第二相Bi颗粒的大小都有明显的改善.实验分析结果表明,磁场复合交变电流产生的电磁体积力的大小,对合金凝固组织都有显著影响,通过控制磁感应强度和交变电流大小,从而获得较为理想的过偏晶合金凝固组织.     

Shubnikov-de Haas effect and semimetal-semiconductor transition in bismuth-antimony alloys in high magnetic fields

Shubnikov-de Haas effect is observed in Bi and BiSb alloys (containing 0.1?4.4 at.% Sb) in pulsed high magnetic fields up to 420 kG. It is found that the amplitude of the quantum oscillation remarkably increases by mixing a small amount of Sb in Bi, and that the magnitude of the Hall electric field in BiSb alloy (0.1 at.% Sb) is much larger than that in pure Bi. These observations demonstrate the difference in the scattering mechanism of carriers between Bi and BiSb alloys. The magnetic field induced semimetal to semiconductor transition is observed in BiSb alloy with 4.4 at.% Sb. From the analysis of the Shubnikov-de Haas oscillation in BiSb, the field at which the semimetal to semiconductor transition will occur in Bi is estimated as about 1 MG for the field direction parallel to the binary axis.     

Hyperfine fields of 5sp shell impurities substituting Sb in the Heusler alloys Pd2MnSb and PdMnSb

Measurements of the hyperfine magnetic fields B_hf of Te and I impurities substituting Sb in the Heusler alloys Pd₂MnSb and PdMnSb clearly establish that the curve of B_hf versus impurity atomic number is shifted to the right by about 1 unit of atomic number for PdMnSb relative to Pd₂MnSb. This phenomenon, and the general shape of the curve can be understood in terms of the conduction electron polarization model developed by Blandin and Campbell.     

Magnetic cluster developement in In1−x Mn x Sb semiconductor alloys

X-ray Diffraction (XRD), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Transmission Electron Microscopy (TEM) and magnetic measurements as a function of applied magnetic field and temperature for In_1?x Mn _x Sb (0.05≤x≤0.2) system are reported. Magnetic measurements performed at high and small magnetic field in ZFC and FC indicate the coexistence of ferromagnetic In_1?x Mn _x Sb solid solution and two types of magnetic cluster: ferromagnetic MnSb and ferrimagnetic Mn₂Sb. XPS valence band and Mn 2p core level spectra have confirmed the presence of MnSb and Mn₂Sb phases. TEM images show some manganese antimonide phase microinclusions with dimension between (30–40) nm.     

高质量稀磁半导体(Ga,Mn)Sb单晶薄膜分子束外延生长

理论预言窄禁带稀磁半导体(Ga,Mn)Sb及其异质结构可能存在量子反常霍尔效应等新奇特性, 近年来受到了特别关注. 但是, 由于(Ga,Mn)Sb薄膜生长窗口窄, 纯相(Ga,Mn)Sb薄膜制备比较困难, 迄今关于这类材料的研究报道为数不多. 本文采用低温分子束外延的方法, 通过优化生长条件, 成功制备出厚度为10 nm, Mn含量在0.016至0.039之间的多组(Ga,Mn)Sb薄膜样品. 生长过程中反射式高能电子衍射原位监测和磁性测量都表明没有MnSb等杂相的偏析, 同时原子力显微镜图像表明其表面形貌平滑, 粗糙度小. 通过生长后退火处理, (Ga,Mn)Sb薄膜的最高居里温度达到30 K. 此外, 本文研究了霍尔电阻和薄膜电阻随磁场的变化关系, 在低温下观测到明显的反常霍尔效应.     

First-principles investigation of the electronic structure and magnetism of Heusler alloys CoMnSb and Co2MnSb

The spin-polarized electronic band structures, density of states (DOS), and magnetic properties of Co-Mn-based Heusler alloys CoMnSb and Co₂MnSb have been studied by first-principles method. The calculations were performed by using the full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) within the spin-polarized density functional theory and generalized gradient approximation (GGA). Calculated electronic band structures and the density of states are discussed in terms of the contribution of Co 3d⁷4s², Mn 3d⁵4s², and Sb 5s²5p³ partial density of states and the spin magnetic moments were also calculated. The results reveal that both CoMnSb and Co₂MnSb have stable ferromagnetic ground state. They are ideal half-metallic (HM) ferromagnet at their equilibrium lattice constants. The calculated total spin magnetic moments are 3μ_B for CoMnSb and 6μ_B for Co₂MnSb per unit cell, which agree with the Slater-Pauling rule quite well.     

第一性原理研究闪锌矿结构MnSb和MnBi半金属性和磁性的稳定性

采用基于第一性原理的全势能线性缀加平面波方法对闪锌矿结构MnSb和MnBi的电子结构进行自旋极化计算。闪锌矿结构MnSb和MnBi处于晶格平衡时都是半金属性的,并且它们自旋向下电子能带带隙分别是1.32eV 和1.27eV。闪锌矿结构MnSb和MnBi的自旋总磁矩都为4.00μB/formula,总磁矩主要来源于Mn的原子磁矩,Sb和Bi的原子磁矩对总磁矩的贡献很小而且为负值,它们具有明显的铁磁性特征. 使晶体晶格在±10%的范围内发生各向同性形变,对闪锌矿结构MnSb和MnBi的电子结构进行计算. 计算结果表明,当晶格各向同性形变分别为-1 % ~ 10 %和-4 % ~10 %时,闪锌矿结构MnSb和MnBi仍然保持半金属铁磁性,并且总磁矩都稳定于4.00μB/formula.     

第一性原理研究闪锌矿结构MnSb和MnBi半金属性和磁性的稳定性

采用基于第一性原理的全势能线性缀加平面波方法对闪锌矿结构MnSb和MnBi的电子结构进行自旋极化计算。闪锌矿结构MnSb和MnBi处于晶格平衡时都是半金属性的,并且它们自旋向下电子能带带隙分别是1.32eV 和1.27eV。闪锌矿结构MnSb和MnBi的自旋总磁矩都为4.00μB/formula,总磁矩主要来源于Mn的原子磁矩,Sb和Bi的原子磁矩对总磁矩的贡献很小而且为负值,它们具有明显的铁磁性特征. 使晶体晶格在±10%的范围内发生各向同性形变,对闪锌矿结构MnSb和MnBi的电子结构进行计算. 计算结果表明,当晶格各向同性形变分别为-1 % ~ 10 %和-4 % ~10 %时,闪锌矿结构MnSb和MnBi仍然保持半金属铁磁性,并且总磁矩都稳定于4.00μB/formula.