新型稀土过渡族金属间化合物结构和磁性的研究

摘要

本文利用电弧炉熔炼的方法制备了制备了R3Fe29-xMx和R3Fe29-x-yCoxMy化合物(R=Nd,Y,Er,M=Cr,V,Ti，Mn，Ga，Nb)样品和部分样品的碳化物。利用X射线衍射和磁性测量等多种手段研究了重稀土Er替代轻稀土Nd时3：29相的成相规律、晶体结构和磁性的变化。此外还研究了用Y替代Nd3Fe25Cr4中Nd对结构和各向异性的影响和间隙原子C对Er3Fe29-x-yCoxMy化合物磁性的影响。 研究了Nd3Fe29-xCrx化合物中Cr的溶解度范围和稳定元素Cr含量对其结构和磁性的影响，同时还研究了(Nd1-xErx)3Fe25Cr4.0系列化合物的结构和磁性。发现在Nd3Fe29-xCrx化合物中Cr的溶解度为4.0≤x≤5.5。在(Nd1-xErx)3Fe25Cr4.0系列化合物中，发现当0≤x≤0.8时化合物保持Nd3(Fe,Ti)29型结构，当x=0时，Nd3Fe25Cr4.0化合物的易磁化方向靠近[040]方向，但略微偏离1：5结构的基面，随Er含量的增加，(Nd1-xErx)3Fe25Cr40化合物的易磁化方向从靠近[040]方向转向靠近[402]方向.当0.8＜x≤1.0时，(Nd1-xErx)3Fe25Cr4.0化合物转变为哑铃对Fe-Fe无序替代Th2Ni17结构。 研究了Er3Fe29-xCrx化合物(0≤x≤4)的结构和磁性随Cr含量的变化，合成了一系列其它Er3(Fe,M)29(M=V，Ti，Mn，Ga，Nb)化合物并研究了其晶体结构变化。结果发现，Fe基Er3(Fe,M)29化合物都倾向形成哑铃对Fe-Fe无序替代的Th2Ni17型结构(P63/mmc空间群)而不形成Nd3(Fe,Ti)29结构. 合成了Er3Fe29-x-yCoxVy化合物(0≤x≤22)并研究了其结构与磁性随Co含量的变化。结果表明，在x＜3时，Er3Fe29-x-yCoxVy形成哑铃对Fe-Fe无序替代Th2Ni17型结构；而在6≤x≤12时，化合物的XRD谱发生明显变化，结合热磁分析可以认为这可能是一个新的重稀土3：29相。Er3Fe19.5Co6V3.5在室温可能为单轴各向异性，随Co含量的增加，化合物变为面各向异性。在x=6，8，10的化合物中发生自旋重取向。Er3Fe29-x-yCoxVy的饱和磁化强度Ms随Co和V含量增加单调下降。随Co含量增加居里温度先提高后随Co、V含量继续增加开始下降。 合成了Er3Fe19.5Co6V3.5Cx(0≤x≤1.0)间隙化合物并研究了其结构与磁性的变化。在0≤x≤1.0的范围内，Er3Fe19.5Co6V3.5Cx均可形成单相化合物，且保持重稀土3：29结构。随着C含量的增加，化合物的居里温度明显提高，在x=0.75达到最大值，以后基本不变，饱和磁化强度Ms的变化规律与之相同。在0≤x≤1.0的所有化合物中均有自旋重取向发生，随着C含量的增加，自旋重取向温度Tsr单调降低。 研究了(Nd1-xYx)3Fe29-yCry化合物(x=0-1，y=4-1.5)的结构与磁性，特别是磁晶各向异性随Y替代Nd时的变化。结果表明所有样品在适当温度退火均可形成Nd3(Fe,Ti)29型3：29结构。随着Y含量的增加，(Nd1-xYx)3Fe29-yCry的易磁化方向从靠近[040]方向转向了[40-2]方向。(Nd1-xYx)3Fe29-yCry的X射线衍射谱和交流磁化率都表明在x=0-0.4时有自旋重取向发生。自旋重取向温度Tsr随Y含量的增加单调上升。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1铁磁性理论的发展历史

§1.2永磁材料的研究历史及概况

§1.3本文研究的目的、内容及意义

参考文献

第二章磁学基本理论和实验方法

§2.1磁学基本理论

2.1.1 4f、3d电子与物质的磁性

2.1.2自发磁化的基本理论

2.1.3稀土-过渡族金属间化合物的晶体场和交换作用

§2.2实验方法

2.2.1样品制备

2.2.2测量方法及设备

2.2.3内禀磁性参数的确定

参考文献

第三章Nd3Fe29-xCrx和(Nd1-xErx)3Fe25Cr4化合物的结构与磁性

§3.1引言

§3.2实验方法

§3.3 Nd3Fe29-xCrx化合物的结构与磁性

3.3.1 Nd3Fe29-xCrx化合物的结构和成相范围

3.3.2 Nd3Fe29-xCrx化合物的磁性

§3.4(Nd1-xErx)3Fe25Cr4化合物的结构与磁性

3.4.1(Nd1-xErx)3Fe25Cr4化合物的结构

3.4.2(Nd1-xErx)3Fe25Cr4化合物的磁性

§3.5本章小结

参考文献

第四章Er3Fe29-xCrx和其它Er3(Fe，M)29化合物(M=V.Ti，Mn，Ga，Nb)的结构与磁性

§4.1引言

§4.2实验方法

§4.3 Er3Fe29-xCrx化合物的结构与磁性

4.3.1 Er3Fe29-xCrx化合物的结构

4.3.2 Er3Fe29-xCrx化合物的磁性

§4.4其它Er3(Fe，M)29化合物(M=V,Ti，Mn，Ga,Nb)的结构与磁性

§4.5小结

参考文献

第五章Er3Fe29-x-yCoxVy和Er3Fe19.5Co6V3.5Cx化合物的结构与磁性

§5.1引言

§5.2实验方法

§5.3 Er3Fe29-x-yCoxVy化合物的结构与磁性

5.3.1 Er3Fe29-x-yCoxVy化合物的结构

5.3.2 Er3Fe29-x-yCoxVy化合物的磁性

§5.4 Er3Fe19.5Co6V3.5Cx化合物的结构与磁性

§5.5本章小结

参考文献

第六章(Nd1-xYx)3Fe29-yCry化合物的结构与磁晶各向异性

§6.1引言

§6.2实验方法

§6.3(Nd1-xYx)3Fe29-yCry化合物的结构

§6.4(Nd1-xYx)3Fe29-yCry化合物的磁性

§6.5本章小结

参考文献

第七章结论

攻读硕士期间发表的文章

致谢