Co、Mn对La(FeSi)_(13) B_x合金及其氢化物磁热性能的影响

在La(FeSi)_(13)基合金中加入少量间隙原子B后,分别以Co、Mn原子替代Fe原子,熔炼得到的合金样品再吸氢,利用X射线衍射物相分析(XRD)和振动样品磁强计(VSM)测量合金吸氢前后的相结构和磁性能。研究表明,用Co替代Fe原子后,La(FeSi)_(13)B_(0.2)合金的居里温度Tc提高,用Mn替代Fe原子后,La(FeSi)_(13)B_(0.1)合金的居里温度Tc会降低.两种替代都会使La(FeSi)_(13)B_x合金的等温磁熵变降低,但相对于金属Gd来说,其等温磁熵变还保持在一个相对较大的值。吸氢后添加Co和Mn的两种合金的居里温度Tc分别大幅度提升到378 K和279 K,而其等温磁熵变相对于吸氢前略微降低,分别降低为7.9 J/(kg·K)和6.9J/(kg·K)。     

（Nd,Pr）2Fe12Co2B化合物的磁性

利用脉冲强磁场、磁天平及交流初始磁化率测量仪研究了(Nd_(1-x)Pr_x)_2Fe_(12)Co_2B系列化合物的基础磁性。结果表明:(Nd_(1-x)Pr_x)_2Fe_(12)Co_2B化合物具有比NdFe_(14)B更大的单轴磁晶各向异性区。镨代替钕在300～500K时对磁化强度及磁晶各向异性的影响很小。以钕、镨混合稀土并以少量钴部分取代铁的(Nd, Pr)-(Fe_2, Co)-B磁体不仅成本降低,而且为该磁体的低温应用提供了更大的单轴磁晶各向异性区。     

R_2Co_(14)B和Nd_2(Fe_(1-x)Co_x)_(14)B单晶的磁化强度与磁晶各向异性

测定了R_2Co_(14)B(R为La、Nd和Gd)和Nd_2(Fe_(1-x)Cox)_(14)B单晶试样的磁化强度和各向异性场。La_2Co_(14)B室温下的易磁化方向是[110],其中Co的亚晶格具有易面各向异性,4.2K时,K_1=-1.30MJ/m~3。稀土离子在R_2Co_(14)B中的交换场比在R_2Fe_(14)B中要小,这就导致了稀土亚晶格的磁化强度和各向异性场随温度升高而迅速下降。由于Co的易面各向异性及R—Co的交换效应较R—Fe弱,这就导致在300K～500K温度范围内,Nd_2(Fe_(1-x)Cox)_(14)B的各向异性场变得几乎与Co的浓度无关。     

Gd_3Al_(2-x)Ga_x系合金磁热效应的研究

对经真空高频磁悬浮炉熔炼、900℃30 h热处理的Gd_3Al_(2-x)Ga_x(x=0,0.1,0.2,0.3)系列合金的组织结构和磁热效应进行了研究。研究发现,Gd_3Al_(2-x)Ga_x系列合金保持了Gd3Al2的简单正方晶体结构,热处理后基相Gd_3Al_2的含量增加,随着Ga含量的增加,Gd_3Al_(2-x)Ga_x合金的居里温度变化在1 K~2 K之间,在1.5 T的外加磁场下,△S_m-T曲线半峰宽几乎不变,Gd_3Al_(1.8)Ga_(0.2)合金的最大磁熵变最大,超过Gd_3Al_2的最大磁熵变30%。少量Ga替代Al可以提高Gd_3Al_2合金的磁热效应。     

原位溶胶-凝胶法制备CoFe_2O_4/Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3复合材料的磁电性能

采用原位溶胶–凝胶法制备xCoFe_2O_4/(1-x)Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3(x为Co Fe_2O_4的摩尔分数,x=0.2,0.3,0.4)复合材料,研究磁性相CoFe_2O_4的含量对Co Fe_2O_4/Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3复合材料结构、形貌及铁电性、铁磁性和磁电耦合性能的影响。结果表明,该复合材料中只存在CoFe_2O_4和Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3两相;材料的饱和磁化强度和剩余磁化强度随Co Fe_2O_4含量增加而增大,而饱和极化强度和剩余极化强度随CoFe_2O_4含量增加而减小;当偏置磁场强度为72 k A/m时,0.3Co Fe_2O_4/0.7Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3复合材料的磁电电压系数达11.8 m V/A。     

Gd4(BixSb1-x)3系列合金在低磁场下的磁热效应

用高频悬浮炉熔炼了Gd4(BixSb1-x)3系列合金,利用X光粉末衍射技术确定其结构。在1.3T的磁场下,利用自制的△Tad-T曲线测量仪直接测量了该系列合金的磁热效应。发现Gd4(BixSb1-x)3系列合金在低磁场下具有较大的磁热效应,通过改变Bi的含量,其居里温度在267K～332K温度之间增加,从而在一个较宽的温度范围内能获得较大的绝热温变。在对退火前后的样品进行△Tad-T测量后,发现其热稳定性很好。实验结果说明Gd4(BixSb1-x)3系列合金是一种性能良好的磁致冷材料。     

金属间化合物Tb2Co17-xMnx的结构与磁性研究

研究了 Mn替代 Co对 Tb2 Co1 7金属间化合物结构和磁性的影响。 X射线衍射表明 :Tb2 Co1 7- x Mnx(x=0 ,1,2 ,3,4)化合物均为 Th2 Zn1 7型菱方结构 ;晶胞参数和单胞体积均随 Mn含量的增加而线性增大。磁性测量表明 :Tb2 Co1 7- x Mnx(x=0 ,1,2 ,3,4)化合物室温为面各向异性 ;居里温度 Tc随 Mn含量 x的增加而线性降低 ;自旋重取向温度 Tsr随 Mn含量 x的增加而线性降低 ;饱和磁化强度 Ms起初随 Mn含量增加而缓慢增大 ,当 x>3时随 Mn含量增加而迅速减小。     

La_(1-x)Ca、Ni_5及 La(Ni_(1-x)Cu_x)_5系统的氢吸着性质

在适当的温度和压力下,LaNi_5容易吸收和解吸大量氢。随着这个发现,广泛地研究了CaCu_5类型金属间化合物的氢吸收性质。用 Ca 或 Cu 各自从 LaNi_5中部分代替 La 或 Ni,可得到 La_(1-x)Ca_xNi_5或 La(Ni_(1-x)Cu_x)_5化合物(0≤X≤1)。在研究 La_(1-x)Ca_xNi_5(X=0.10,0.30)化合物的氢化性质的实验中,证实氢化物的分解压力随 X 增加稍有增加。     

Fe替代Mn对Mn_2Dy化合物的结构和磁相关性能的影响

采用真空氩弧熔炼的方法制备了(Mn_(1-x)Fe_x)_2Dy(x=0~1.0)系列样品,在800℃下进行热处理10 h,利用X射线衍射仪(XRD)、综合物性测量系统(PPMS)、电阻应变片法等测试方法系统研究了不同Fe替代量对Mn_2Dy化合物的结构演变、磁性能和磁致伸缩性能的影响。研究结果表明,Mn_2Dy化合物具有典型的Mg Cu2(C15型)面心立方(fcc)晶体结构,随着Fe替代量x的增加,(Mn_(1-x)Fe_x)_2Dy化合物的晶胞体积和晶胞参数a,b,c逐渐减小,但始终保持fcc晶体结构不变;Mn_2Dy化合物为反铁磁体,当Fe替代量x0.5时,该化合物开始由反铁磁性向铁磁性转变,饱和磁化强度(Ms)可在~6.0~80.0 Am2·kg-1之间调控;反铁磁Mn_2Dy几乎不显示磁致伸缩性能,随着Fe替代量的增加,磁致伸缩系数(λ)逐步提高且灵敏度越来越高,当x=0.9时在72 k A·m-1外场下λ最高可以达到350×10-6。机制探讨表明,铁磁性的Fe元素替代Mn后改变了Mn_2Dy化合物的磁晶各向异性与磁性,从而影响了磁致伸缩性能。     

水热合成La0.7Ca0.3-xBaxMnO3化合物及其磁热性能的研究

采用水热合成法制取了钙钛矿La0.7Ca0.3-xBaxMnO3化合物.通过扫描电镜(SEM)观测与X射线衍射仪(XRD)测量,发现La0.7Ca0.3-xBaxMnO3中Ba离子的掺杂对其形貌有一定影响,但对其晶体结构没有影响.在1.4T的磁场下,利用自制的△Tad-T曲线测量仪测得其磁热效应,发现Ba离子的掺杂量x与磁热效应△Tad之间没有明显规律,但与居里温度Tc之间有一定规律性.利用最小二乘法回归Tc与x的拟合曲线,对实验起到理论指导作用.     

Nd-Fe和Nd-(Fe,Co)永磁合金的磁性及结构

制备了磁体Nd_(16.7)B_(7.8)(Fe_(1-x)Co_x)_(75.5)(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.8,1.0),测量了室温磁参量4πM_s、H_k、T_c、_iH_c|(BH)_(max)、α。对x=0、x=0.3样品在77K至500K温度范围内研究了H_k|_iH_c随温度的变化。实验结果表明:4πM,随取代量x的变化与Slater-Pauling曲线定性上一致,T_c随x的增加而上升而H_k、_iH_c、α均随x的增加而下降。(BH)_(max)在x～0.2时达到最大值。Co取代样品的H_k温度特性略有改善,但在测量范围内二样品的_iH_c温度特性几乎相同。在低于140K温度下观察到了Nd_2BFe_(14)四方相的磁矩重取向现象。     

NaZn_(13)型La(Fe,Si)_(13)磁制冷材料的研究进展

NaZn13型晶体结构的La(Fe,Si)13化合物由于具有原料价格低廉、磁热效应巨大、环保等优点而备受关注,已经成为国际上公认的最有潜力的室温磁制冷材料之一。本文系统介绍了La(Fe,Si)13化合物的结构和磁热性能,阐述了吸氢、吸氮,稀土元素、Co、B、C、Ca等替代元素对该系列化合物结构和磁热性能的影响,评述了最新的La(Fe,Si)13化合物的制备和加工工艺,最后展望了La(Fe,Si)13化合物作为磁制冷材料的发展趋势。     

金属玻璃(Fe_(1-x)Co_x)_(78)Si_(10)B_(12)的磁致伸缩随退火的变化

研究了金属玻璃(Fe_(1-x)Co_x)_(78)Si_(10)B_(12)(x=0,0.1,0.5,0.7,0.9和1)的饱和磁致伸缩常数λ_s随退火的变化。在晶化之前,退火对x≥0.9的合金的λ_s影响很小,其余合金的λ_s可提高(1.5～4.8)×10~(-6);初期晶化的退火使λ_s向相应多晶Fe_(1-x)Co_x的中场磁致伸缩值靠近。     

Y对铸态Fe_(81)Ga_(19)合金组织结构及磁致伸缩性能的影响

采用非自耗电弧炉制备了铸态Fe_(81)Ga_(19-x)Y_x(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)合金,通过金相观察、X射线衍射分析和磁致伸缩应变测量,研究了Y掺杂对铸态Fe_(81)Ga_(19)合金显微组织结构和磁致伸缩性能的影响。结果显示,Y的掺杂细化了合金的晶粒;掺Y后Fe_(81)Ga_(19)合金的择优取向增强;除了基体相(无序A2相)外,在铸态Fe_(81)Ga_(19-x)Y_x合金中还检测到DO_3相;Fe_(81)Ga_(19)-xYx合金最大饱和磁致伸缩应变在2500 Oe磁场强度下为97×10~(-6),与Fe_(83)Ga_(17-x)Y_x相比饱和磁致伸缩应变显著降低,DO_3相的析出是导致Fe_(81)Ga_(19-x)Y_x饱和磁致伸缩应变降低的原因。     

Co替代Mn对Pr_(0.6)Ca_(0.4)MnO_3磁性质及电荷有序的影响

用固相反应法制备Pr_(0.6)Ca_(0.4)Mn_(1-x)CoxO_3(x=0,0.02,0.04,0.06)系列多晶样品。通过X射线衍射(XRD)图谱检测样品的结构,通过零场冷(ZFC)和加场冷(FC)的磁化强度-温度(M-T)曲线,电子自旋共振(ESR)图谱,研究Co替代Mn对Pr_(0.6)Ca_(0.4)Mn O_3磁性质及电荷有序相的影响。结果表明:母体样品的宏观磁性质随温度的变化而发生多重变化,在238 K出现电荷有序相,TCO=238 K,200~173 K温区的ZFC曲线出现一个平台,173 K为Neel温度,即T_N=173 K,在40 K附近ZFC曲线出现一个尖峰,样品出现自旋玻璃态,自旋玻璃态转变温度T_f=40 K。Co替代Mn对Pr_(0.6)Ca_(0.4)Mn O_3的磁性质及电荷有序相影响明显,所有掺Co样品都没有表现出电荷有序特征,随温度降低从顺磁向铁磁/反铁磁混合相转变。Co替代Mn对电荷有序的破坏非常容易,当Co替代量x=0.02时电荷有序相被完全融化。Co替代Mn对电荷有序相的破坏之所以容易,是因为用非Jahn-Teller(JT)离子Co~(3+)替代JT离子Mn~(3+),削弱了Jahn-Teller畸变,间接证明Jahn-Teller电-声子相互作用是产生电荷有序的主要原因。     

温度对振动式烧瓶中细菌浸出硫化矿物的影响

据美国《应用与环境微生物学》杂志报道,芬兰赫尔辛基大学研究了温度对矿样细菌浸出动力学的影响。该矿样含有(％):黄铜矿(Cu FeS_2)17;闪锌矿(ZnS)0—4 F;钴镍黄铁矿(Co,NiJ_8S_9)0.4;磁黄铁矿(Fe_(1-x)S)20;黄铁矿(FeS_2)40。矿样的化学成分(％):S 38.2;Cu6.01;Ni0.076;     

机械合金化MlNi_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)/Mg复合储氢合金的相结构和电化学性能

采用机械合金化法制备了MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3+x%Mg(Ml=富镧混合稀土;x=3,5,7,10)复合储氢合金。利用X射线衍射和电化学测试方法对MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3铸态合金和MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3/Mg复合合金的相结构和电化学性能进行了研究。X射线衍射结果发现,MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3合金由单一的La Ni5相组成。而MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3/Mg复合合金由La Ni5主相和小量的(La,Mg)2Ni3相组成,且合金中(La,Mg)2Ni3相的含量随镁含量x的增大而增多。此外,当复合合金中镁含量较多(x=10)时,复合合金有非晶化的趋势。电化学性能测试结果发现,当添加镁含量较少(x≤7)时,合金的最大放电容量、放电性能以及循环稳定性都好于MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的相应性能,其中x=5时,合金的综合电化学性能最佳。合金电化学性能的改善得益于合金中形成恰当比例的La Ni5和(La,Mg)2Ni3相。     

La_(1.1)Fe_(11.4)Si_(1.55)Ge_(0.05)合金的磁热效应

使用电弧熔炼法制备了La1.1Fe11.4Si1.55Ge0.05合金。研究了用少量的Ge替代Si后,La1.1Fe11.4Si1.55Ge0.05合金的磁性和磁热效应。粉末X射线衍射结果表明:在1273K真空退火处理10d后,合金La1.1Fe11.4Si1.55Ge0.05主相为NaZn13型立方结构,存在微量的α-Fe相。热磁曲线M-T与Arrott曲线表明:在居里温度Tc=205K处发生由铁磁性(TTc)转变为顺磁性(TTc)的二级磁相变。在磁场变化0～1.5T下,根据等温磁化曲线通过Maxwell关系式计算得出最大磁熵变-ΔSmmax=9J.kg-.1K-1。Ge替代Si后该合金在其居里温度Tc处-ΔSm-T曲线半高宽增大,使合金的相对制冷能力RCP(S)有所提高。     

Fe_(83)Ga_(17)La_x合金的磁致伸缩性能及组织研究

用真空电弧熔炼法制备Fe_(83)Ga_(17)La_x(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8)铸态合金,采用震动样品磁强计、透射电镜、能量分散光谱仪、光学显微镜和自制磁致伸缩测量设备研究不同La含量对Fe_(83)Ga_(17)合金磁性能以及组织结构的影响。结果表明,添加La明显增加了合金的磁致伸缩性能,其中Fe_(83)Ga_(17)La_(0.2)的磁致伸缩系数最高可达210×10~(-6)。La易在晶界处富集,随着La含量增加,合金晶粒尺寸逐渐减小。La有助于合金沿100取向的晶粒增多。     

Research Advance on Magnetocaloric Effect of La-Fe-M（AI，Si） Compounds

Recent research progress on magnetocaloric effect of La-Fe-M (M=Al,Si) compounds was presented. La-Fe-M(M=A1,Si) compounds of high Fe content are excellent soft magnetic materials with NaZn13 structure. The Curie temperature of the compounds can be increased by substituting small amount of Co for Si, Al. The La(Fe1_yCoy)xSi13-x compoundswith an appropriate ratio of Co and Si can produce giant magnetocaloric effect comparable to that for Gd5Si2Ge2 at room temperature. The La(FexSi1-x)13 doped with H can also produce giant magnetocaloric effect at room temperature,which is much greater than that for Gd. For La(FexSi1-x)13 compounds with low Si or high Si contents. The nature of phase transition near Curie temperature induced by temperature and magnetic field was described in detail.