Al掺杂对Ni-Co-Mn-Sb合金马氏体相变和磁性的影响

在Ni-Co-Mn-Sb哈斯勒合金中掺杂少量Al以调节合金的磁热性质.未掺杂Al时,Ni_(46)Co_4Mn_(38)Sb_(12)在50 kOe的外加磁场下,马氏体相变温度间隔ΔT_(int)=12 K,在210 K时,磁熵变ΔS_m=6. 86 J/(kg·K),制冷量RC=64. 77 J/kg.掺杂少量Al后,Ni_(46)Co_4Mn_(38)Sb_(11. 5)Al_(0. 5)在50 kOe外场下,马氏体相变温度间隔ΔT_(int)=3. 5 K,在235 K时,磁熵变ΔS_m=18. 60J/(kg·K),制冷量RC=117. 95 J/kg.未掺杂Al时,10 kOe的低磁场下,Ni_(46)Co_4Mn_(38)Sb_(12)的磁电阻为-11. 85%,掺杂Al后,Ni_(46)Co_4Mn_(38)Sb_(11. 5)Al_(0. 5)的磁电阻为-82. 85%,合金的负磁阻效应明显增强.结果表明,适量Al元素掺杂可提高马氏体相变温度,缩短合金马氏体发生相变温度的间隔,大幅增大磁熵变,并因此提高合金的制冷能力.     

Mn_(50)Ni_(32–x)Cu_xCo_8Ti_(10)合金条带马氏体相变和磁热效应

本文主要研究了Cu取代和退火等因素对全过渡族Mn_(50)Ni_(32–x)Cu_xCo_8Ti_(10)(x=1, 2)合金条带马氏体相变行为和磁热性能的影响.研究发现, Cu取代后,合金马氏体相变温度往低温方向移动,且对Cu含量非常敏感;同时奥氏体铁磁性增强,导致相变前后磁化强度突变增大;发生明显的磁场驱动变磁性马氏体相变;磁熵变随着Cu含量的增加而逐渐增大,尤其是有效制冷能力相对于Cu取代前样品成倍增大.本文以x=1样品研究了退火对马氏体相变的影响,退火后,合金马氏体相变变得缓慢,奥氏体铁磁性减弱,相变前后磁化强度突变减小,磁场驱动变磁性变弱,由此导致磁熵变大幅度减小,但由于制冷温区成倍增大,致使有效制冷能力几乎不减小.本文从过渡元素取代导致3d电子之间相互作用的改变和退火导致γ相的析出分别讨论了Cu取代和退火影响合金马氏体相变的物理机制.     

(Dy_(1-x)Gd_x)Co_2的磁熵变研究

通过磁性能测试,对金属间化合物(Dy1-xGdx)Co2(x=0,0 1,0 2,0 4,0 6)的磁熵变和磁相变进行了研究.结果表明,该化合物的居里温度随Gd含量增加呈线性提高,而其磁熵变则降低.磁熵变下降的主要原因是Gd替代Dy后化合物的磁相变由一级相变转变为二级相变.由于这种化合物在较宽温区内具有可观的磁熵变,也探讨了它用作近室温磁制冷工质的可能性.     

纳米磁性体系的增强磁热熵效应：Ⅱ.基于实验测量及分子？…

通过实验测量不同团簇尺寸下的纳米Ｇｄ材料的磁热熵效应，结果表明在纳米尺度下，Ｇｄ材料具有增强和磁热熵效应并尖于最佳纳米尺寸，实验结果直接证实了用统计力学理论及Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法处理模拟结果，当纳米团簇尺寸减小时，伴随着磁热熵变△Ｓ的增加，超铁磁－超顺磁转变温度ｔｓｃ发生下降偏移，采用分子场理论，导出了增强磁热熵变△Ｓ与温度偏移因子（１－ｔ）＾－１／２满足很好的标度关系△Ｓ～（ｔ）＾－１／２     

Ni-Mn-Sb合金的可逆高温磁卡效应

由于环境保护意识的不断提高,近年来磁制冷技术和相关材料的研究成为制冷领域的研究热点。其中,对铁磁性半Heusler合金磁卡效应的研究主要集中在Ni-Mn-Ga,Ni-Mn-In和Ni-Mn-Sn 3个体系中。伴随着从顺磁性到铁磁性的二级相变,Ni50-xMn38+xSb12合金在室温以上可出现大的可逆负磁熵ΔSm。外磁场从0变为5 T时,名义成分为Ni49Mn39Sb12的最大磁熵变-ΔSmmax为5.21 J.kg.-1.K-1(347 K)。由于具有大的可逆磁熵变与可调的制冷温度以及低的组成原材料价格,名义成分为Ni49Mn39Sb12合金是一种室温以上的合适的磁致冷材料。     

Ni-Mn基Heusler合金马氏体相变温度与电子密度的关系

价电子浓度和晶格体积是影响Heusler合金马氏体相变温度的两个主要因素.为了研究Ni-Mn基Heusler合金马氏体相变温度的变化规律,我们利用第三主族元素Al,Ga,In分别对Ni44Mn45Sn11合金中的Sn进行替代研究.实验结果表明：Al,Ga和In与Sn相比具有较少的价电子和较小的离子半径,替代导致合金价电子浓度降低和晶格体积收缩,但马氏体相变温度并不随着价电子浓度和晶格体积单调地上升或下降,价电子浓度和晶格尺寸机制均不能独立地解释Ni44Mn45Sn10R（R=Al,Ga,In和Sn）合金中的马氏体相变温度变化规律.综合价电子浓度和晶格尺寸因素,我们提出用电子密度可很好地解释Ni-Mn基铁磁形状记忆合金体系中马氏体相变温度随着电子密度的升高而升高的变化规律.     

Mn_(1-x)Bi_xCoGe合金的马氏体相变和磁热效应研究

MnCoGe添加部分元素形成的四元合金能使其结构转变和磁转变发生耦合,在马氏体相变过程表现出明显的磁热效应,进一步得到更大的磁熵变.我们利用氩气保护下的电弧熔炼方法制备了Mn_(1-x)Bi_xCoGe (x=0, 0.03,0.04, 0.05, 0.055, 0.06)系列合金样品.实验结果表明,随着Bi元素掺杂量的增加,样品的结构转变温度(T_M)向低温方向移动. Mn_(0.945)Bi_(0.055)CoGe合金(价电子浓度e/a=6.63)在室温附近发生一级磁-结构转变,在外磁场改变量为5 T时,获得的磁熵变大小为36.8 J kg~(-1)K~(-1),说明Bi元素的掺杂能有效调控MnCoGe合金的马氏体相变温度和进一步提高磁熵变.     

(Dy1-xGdx)Co2的磁熵变研究

通过磁性能测试，对金属间化合物(Dy1-xGdx)Co2(x＝0，0．1，0．2，0．4，0．6)的磁熵变和磁相变进行了研究．结果表明，该化合物的居里温度随Gd含量增加呈线性提高，而其磁熵变则降低．磁熵变下降的主要原因是Gd替代Dy后化合物的磁相变由一级相变转变为二级相变．由于这种化合物在较宽温区内具有可观的磁熵变，也探讨了它用作近室温磁制冷工质的可能性．     

Ni_（50-x）Mn_（10＋x）Ga_（30）Cu_（10）系列Heusler合金的结构、马氏体相变和磁性研究

通过实验和第一性原理研究了Ni50-xMn10＋xGa30Cu10（x=0-10）系列Heusler合金的结构、马氏体相变和磁性.实验研究发现,当用Mn原子在化学上替换Ni原子,合金的晶格参数随成分线性增大,相应体系的马氏体相变温度线性降低;理论分析认为,体系合金的单胞尺寸和电子浓度的共同作用使马氏体相变温度随成分变化线性降低直至消失;体系中Mn对Ni原子的替换使交互作用较强的Ni（A,C）-Mn（B）原子对逐渐形成,这增强了磁性原子间总的交换耦合作用,实验观测到体系合金的居里温度随成分逐渐上升.基于KKR-CPA-LDA的第一性原理计算结果表明,在体系合金中Mn原子磁矩始终与Ni原子磁矩保持铁磁排列,且Mn原子为体系分子磁矩的主要贡献者,因此体系合金的分子磁矩随Mn原子数量线性增加,这与实验结果相一致.     

Tb0．3Dy0．7-xPrx（Fe0．9Al0．1）1．95合金的磁性、磁致伸缩、自旋重取向和Mǒssbauer研究

系统研究了室温下Tb0.3Dy0．7-xPrx（Fe0．9Al0．1）1．95（x=0,0．1,0．2,0．25,0．3,0．35）合金中稀土元素Pr替代Dy对磁性、磁晶各向异性、磁致伸缩、自旋重取向和Mǒssbauer谱的影响．磁化强度和磁致伸缩的测量发现,少量Pr替代有助于降低磁晶各向异性,随着替代量x的增多磁致伸缩减小,x〉0．2时超磁致伸缩效应消失．然而,x=0．1时合金的磁致伸缩略大于没有替代的,而且磁致伸缩随磁场更易趋于饱和．随Pr替代量x的增加,比饱和磁化强度和Curie温度单调下降,而内禀磁致伸缩极剧增大．由相对磁化率随温度的变化关系发现,自旋重取向温度随Pr替代量的增多呈先增后降趋势,在x=0．1处出现极大值．Mǒssbauer效应表明,随Pr含量的增加Tb0.3Dy0．7-xPrx（Fe0．9Al0．1）195合金中易磁化轴可能在{110}面上绕主对称轴作微小转动,发生自旋重取向．与Al元素对Fe的替代效应相比,Pr替代Dy对自旋重取向的影响相对较小．超精细场Hhf随Pr含量的增加而增大,同质异能移IS和四极劈裂QS随Pr含量呈无规律的变化．     

(001)取向FePt薄膜的有序化过程及磁性

在加热到400°C的MgO(001)单晶基片上,用磁控溅射法沉积了25 nm厚的FePt薄膜,在Ta=[500°C,800°C]温度范围进行5 h的热处理.用X射线衍射仪、振动样品磁强计和可外加磁场的磁力显微镜分析了薄膜的结构和磁性.结果表明,未经热处理的薄膜能够在MgO(001)单晶基片的诱导下实现(001)取向生长,但仍处于无序的A1相,呈软磁性.Ta=500°C,薄膜结构没有明显改变.Ta=600°C,FePt发生部分有序化,薄膜中A1相和L10相(有序相)共存,形成一种具有磁各向异性的特殊硬磁-软磁复合体.软磁相的磁性主要表现在沿平行于膜面方向施加磁场的磁化曲线中,但矫顽力可以达到10 kOe(1Oe=103/4πA m-1),硬磁相的磁性主要表现在沿垂直于膜面方向施加磁场的磁化曲线中,矫顽力却只有5kOe.这说明薄膜中硬磁相和软磁相之间存在强烈的交换耦合,形成了磁性弹簧.当Ta提高到700°C,薄膜基本完成有序化,磁化易轴彻底转向垂直于膜面的方向,矫顽力大于20 kOe.原子力显微镜和磁力显微镜观察表明,薄膜由岛状颗粒构成,在Ta=700°C时大部分颗粒内部形成多磁畴结构,在不太大的磁场作用下依靠畴壁移动和消失变为单磁畴,磁化反转过程应该主要依靠形核.     

顺磁绝缘/铁磁金属相复合材料La1.4Sr1.6Mn2O7/La0.67Sr0.33MnO3的磁特性研究

采用溶胶-凝胶法一次性制备了顺磁绝缘／铁磁金属相复合材料La1.1Srt.6Mn2O7/La0.67Sr0.33MnO3系列样品.用X射线衍射仪分析了样品的晶体结构,通过多功能物理测试系统测量了样品的磁特性.研究发现,复合样品从高温到低温明显经历了2次磁相变过程,在Tc1与Tc3D之间磁化强度的数值随温度基本保持不变,...     

自组装制备磁性复合微球聚集体

用部分还原法制得纳米Fe3O4,用微乳液聚合法制备聚（苯乙烯-丙烯酸）高分子微球P（St-co-AA）,再以球形P（St-co-AA）为模板与Fe3O4磁粉通过静电自组装和氢键自组装制得磁性复合微球聚集体Fe3O4／P（St-co-AA）;利用XRD、TEM、SEM、IR等对样品进行表征,采用VSM对样品进行磁性能测试．结果表明所得样品为Fe3O4单相,平均粒径约10nm．P（St-co-AA）平均尺寸为约70nm,表面含有羧基,所制磁性复合聚集体Fe3O4/P（St-co-AA）的形貌为球形、多孔、粒径约5μm,磁粉含量为29％．磁性能测试表明当外加磁场为6KOe时,磁化强度达到饱和,饱和磁化强度为69emu.g^-1．研究表明pH、搅拌等对磁性复合微球聚集体的形成有重要影响．     

有机发光二极管中不同金属电极引起的奇特磁效应

采用三类金属阴极材料Ca,Al和Cu（Au）通过分子束沉积和电子束加热方式制备了有机发光二极管ITO/CuPc/NPB/Alq3/金属阴极,并在300,200,150,100,50和15K6个温度下,分别测量了不同电极器件的发光随外加磁场的变化（即Magneto-ElectroLuminescence,MEL）.在室温300K下,发现Ca,Al和Cu（Au）电极器件的MEL在低场（0B50mT）均表现为快速上升;但随磁场（B〉50mT）的进一步增大,Ca和Al电极器件的MEL缓慢变大并逐渐趋于饱和,且与阴极的制膜方式无关;而采用电子束加热方式制备的Cu（Au）电极器件,其MEL却表现出高场缓慢下降;且温度越低,该类Cu电极器件MEL的高场下降更为显著.实验研究表明,Ca和Al电极器件的MEL主要是由超精细耦合作用随外加磁场变化引起的.但电子束加热方式制备的Cu（Au）电极器件的MEL除了超精细耦合作用引起的低场快速上升外,其高场下降的可能机制则是：Cu（Au）电极器件中电子-空穴对的俘获区（e-hCapture Zone）靠近阴极界面,相比较于热蒸发的方式,电子束蒸发的方式更容易使重金属Cu（Au）原子得到更高的能量,使其渗透进相邻的有机层Alq3中,Cu（Au）原子的强自旋轨道耦合作用导致电子-空穴对发生自旋翻转,此为MEL出现高场下降的原因.     

永磁球形电机定子绕组的永磁体模型及磁场分析

采用等效磁网络法分析了永磁球形电机定子磁场．在永磁体的体电流模型基础上,推导了电流密度与永磁体磁化强度的关系,得到了定子绕组的永磁体模型．在此基础上,在柱坐标下对分析模型进行剖分,并将不同磁场边界条件表达为磁阻单元对应节点或支路的不同状态,建立了永磁球形电机定子绕组磁场的二维等效磁网络模型．推导了各单元磁阻及磁动势的表达式,并利用平均磁能法求得了磁通密度在空间的分布．结果表明,定子绕组近场和远场具有不同的分布特征,远场时磁通密度小且变化相对平缓．通过与有限元法的析结果比较可知,相对误差均在6％左右,证明了所提方法具有较好的计算精度．     

稀土合金GdCo2与Gd6Fe23的磁熵变测定

在氩气气氛中用溶炼法制备了ＧｄＣｏ２ 和Ｇｄ６Ｆｅ２３ 二种稀土合金．用振动样品磁强计测量它们的磁化曲线,从而计算出磁熵变,估计出磁热效应．此工作能够为设计磁冰箱提供初步的数据     

铁磁材料磁化涡旋在应变作用下的响应简

磁化涡旋是微米/亚微米铁磁材料中一种常见的磁畴结构，由于它可以被用于高密度的磁性存储设备中，近年来受到了人们的广泛关注。本文基于随时间变化的Ginzburg-Landau方程，采用实空间下的相场模型研究了铁磁材料中磁化涡旋的力磁耦合行为，探讨了铁磁纳米圆柱体中自发磁化涡旋形态以及该结构在沿圆柱体轴向应变作用下的响应行为。结果表明，沿圆柱体轴向的应变对面内磁化分量的幅值和分布影响十分微弱，但对垂直于圆柱体表面磁化分量的影响却十分明显，具体表现为平面外磁化分量的幅值将随着拉应变的增大而增大，又会伴随压应变的增大而减小。随着平面外磁化分量的增加，则更容易探测到该磁化涡旋的极性情况，从而有利于实验观察和实际应用。     

纳米晶CoFe2-xCexO4的结构与磁性能研究

采用化学共沉法制备了纳米尺度的CoFe2-xCexO4（x=0～0．3）粉料,分别在不同温度下进行了热处理,利用X射线衍射仪（XRD）、振动样品磁强计（VSM）对样品的结构和磁性进行了测量和分析．实验结果表明：在铈掺杂量x≤0．2时样品形成了单一的具有尖晶石结构的钴铁氧体相,而x〉0．2时钴铁氧体相和CeO2相并存;铈掺杂量对样品的磁性能有较强的影响,在铈含量较低（x≤0．2）时,比饱和磁化强度σs变化不大,矫顽力Hc大幅度增大,而在x〉0．2之后二者都急剧下降,在x=0．1附近样品能同时获得较大的Hc和σs值．     

煤体瓦斯放散磁场响应特征

针对含煤体瓦斯放散磁效应特性,建立瓦斯放散磁效应实验系统,测试磁化与未磁化煤样瓦斯放散过程,研究恒定磁场对煤样放散瓦斯的影响。实验结果表明:放散初速度较小(f值越大),磁化后煤样瓦斯放散有明显减小趋势;放散初速度越大(f值越小),磁化后煤样瓦斯放散略有增大的趋势;且两者的变化程度都受磁化时间的影响,在撤掉磁场时Δp并未回落至初始值,并保持一定的时间记忆效应。其机理是f值大的煤样,磁化后b值减小,随着压力的升高,磁化后煤样的表面能降低值都小于未磁化的煤样,说明在加磁后煤体吸附容纳瓦斯的空间减少使得吸附量减少,产生的瞬时瓦斯压力梯度降低,从而使得瓦斯的放散初速度降低,而对于坚固性系数f值小的煤样有相反的实验结果。     

基于PGMA磁微球的纳米机械免疫传感器的片上磁分离

应用具有磁性和抗体双重靶向功能的聚甲基丙烯酸环氧丙酯磁微球,设计出新型微悬臂梁式免疫传感器,借助微平面电感线圈,实现在液相环境中,加电流时磁微球吸附,去电流时磁性微球解析并重新分布,解决传统微悬臂梁式免疫传感器的不足．着重研究片上磁分离机理,梁上微电感线圈结构,微磁场对磁微球的吸引,设计并优化出满足新型微悬臂梁式免疫传感器所需线长200μm、宽10μm、线间距厚10μm、1μm的钛金材料蛇形微平面电感线圈．通过生物磁分离实验,验证了设计及优化的结果,实现了用于生物分子分离的片上磁分离技术．