Mn_(1.3)Fe_(0.6)P_(0.5-x)B_xSi_(0.5)系列化合物的结构、磁性及电输运性能

运用机械合金化和固相烧结法制备Mn_(1.3)Fe_(0.6)P_(0.5-x)B_xSi_(0.5)(x=0,0.02,0.04,0.06)系列化合物样品,用X射线衍射和磁性测量对样品进行表征。XRD射线衍射表明,该系列化合物呈Fe_2P-型六角结构,空间群为■;磁性测量表明,该系列化合物发生铁磁到顺磁的相变,热滞随着B含量的增加而呈减小的趋势,居里温度随着B含量的增加而升高,最大等温磁熵变随着B含量的增加而减小。该系列化合物的电阻率具有循环稳定性。     

Mn_(1.25)Fe_(0.65)P_(0.5-x)Si_(0.5+x)系列化合物的磁热效应

研究了Mn_(1.25)Fe_(0.65)P_(0.5-x)S_(0.5+x)(x=0.02,0.04,0.06,0.08)系列化合物的结构和磁性.X射线衍射结果表明,化合物的主相均为Fe2P型六角结构,空间群为P62m.磁性测量表明,化合物均经历了一级相变;随着Si含量的增加,化合物的居里温度逐渐增大,磁熵变逐渐减小,饱和磁化强度略有降低,但热滞无明显变化.     

制备工艺对(Mn,Fe)_2(P,X)(X=Ge,Si,B)化合物磁性和磁热效应的影响

研究不同制备工艺对Fe_2P-型(MnFe)_2(P,X)(X=Ge, Si, B)系列化合物的晶体结构、磁性和磁热效应的影响。利用传统固相烧结结合外磁场加热、不同的热处理温度和时间、淬火和缓慢冷却处理等方法制备了(Mn, Fe)_2(P,X)(X=Ge, Si, B)系列化合物。粉末X射线衍射(XRD)实验结果表明,该系列化合物均形成了Fe_2P型六角结构。采用磁性测量表征居里温度和热滞,并计算等温磁熵变。结果表明,磁场热处理(1 000℃,1.1 T真空)使Mn_(1.1)Fe_(0.85)P_(0.5)Si_(0.5)和Mn_(1.1)Fe_(0.9)P_(0.75)Ge_(0.25)化合物的铁磁-顺磁相变温区变宽,导致在其居里温度处的磁热效应减小。另发现Mn_1Fe_(0.95)P_(0.587)Si_(0.34)B_(0.073)化合物的磁相变与烧结和淬火温度的敏感关系。随着淬火温度的升高,相变宽度减小,导致磁熵变增大,但热滞先减小再增大。由此获得磁热性能最佳的化合物:当淬火温度为1 100℃时,其居里温度在室温附近,热滞小于3 K,并且在0～1 T的外加磁场变化下的最大等温磁熵变高达11 J/(kg·K),显示了该材料巨大的磁制冷潜力。     

Mn_5Ge_(3-x)Sb_x(x=0,0.1,0.2,0.3)化合物的晶体结构和磁性

测量了不同温度下系列化合物Mn_5Ge-(3-x)Sb_x(x=0,0.1,0.2,0.3)的磁性。这种化合物具有Mn_5Si_3型D8_8晶体结构,空间群为P6_3/mcm。随着元素Sb含量的增加,居里温度T_c随之增加,而Mn原子的平均磁矩和有效磁矩随之减少。     

Cl掺杂对Mn-Fe-P-Si化合物结构、磁性和磁热性能的影响

使用机械合金化和固相烧结法制备出Mn_(1.1)Fe_(0.8)P_(0.55-x)Si_(0.45)Cl_x(x=0,0.003,0.009,0.015)系列化合物,研究了其结构、磁性及磁热性能。XRD结果表明,该化合物结晶后的结构为空间群为P-62m的Fe_2P型六角结构,可观察到明显的(Mn, Fe)_3Si杂相,且含量随着Cl元素含量的增加而增加。随着Cl元素含量的增加,其晶格常数a减小、c增大。热滞逐渐从Cl元素含量为0时的24K增加到含量为0.015时的41K。化合物的居里温度和等温磁熵变随着Cl元素的增加而逐渐降低,但对其相对制冷能力影响较小。Cl元素含量为0时的化合物磁熵变最大,在0-3T的外磁场变化下的磁熵变为25.9J/kg·K~(-1)。     

Fe2P型Fe-P-Si化合物的磁性、磁热效应和磁晶各向异性的研究

主要研究Fe_(1.90)(P_(1-x)Si_x)(x=0.10,0.20,0.25,0.27)系列化合物的磁性、磁热效应和磁晶各向异性。结果表明,Si替代P对化合物的磁热效应影响不大,但可将化合物居里温度提高至x=0.27时的514K,且保持较强的磁晶各向异性。XRD图谱表明化合物的结构为Fe_2P型的六角结构,空间群为P-62m。经磁场取向处理后,化合物的002峰强增强,表明化合物的易磁化方向为c轴。从磁化曲线可以看出,沿外加磁场取向的化合物更易达到饱和磁化。与Fe_2P相比较,少量Si的掺杂不仅提高了化合物的居里温度,同时观察到了适量的剩磁和矫顽力。     

(1-x)Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3-x(Bi_(0.1)La_(0.9))FeO_3无铅压电陶瓷的微结构与电学性能的研究

采用传统固相法制备了新型(1-x)B i0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3-x(B i0.1La0.9)FeO3无铅压电陶瓷,利用XRD、SEM等测试技术表征了该陶瓷的晶体结构、表面形貌、压电和介电性能.研究结果表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能形成纯的钙钛矿固溶体.压电性能随x的增加先增加后减少,在x=0.005时压电常数及机电耦合系数达到最大值(d33=149pC/N,kp=0.270).     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2的制备及电化学性能研究

目的制备离子电池正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2微米球,并研究其电化学性能与掺杂Zr4+量的关系。方法以NiSO4·6H2O,MnSO4·H2O和Na2CO3等为原材料通过共沉淀的方法制备前驱物(Ni0.5Mn0.5)CO3,然后前驱物与ZrO2,Li2CO3混合均匀,在500℃下煅烧3h,900℃下煅烧16h得到正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2。结果 X射线衍射分析证明得到的产物为纯相,扫描电子显微镜图像显示得到的产物具有3~5μm左右的微米球形结构,并对锂离子电池的电化学性能进行了研究。结论 LiNi0.5Mn0.5O2掺杂了Zr4+后能有效降低锂/镍混排度,而且可提高具有微米球结构的LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2系列锂离子电池正极材料的电化学性能。     

LaFe_(11.6-x)Co_xSi_(1.4)系列化合物的磁热效应

采用X射线衍射和磁性测量等方法,研究LaFe11.6-xCoxSi1.4(x=0.1,0.2,0.3)系列化合物的结构和磁性.结果表明:LaFe11.6-xCoxSi1.4(x=0.1,0.2,0.3)的主相为NaZn13型立方结构,空间群为Fm-3c;随着Co含量的增加,该系列化合物的居里温度TC升高,x=0.1时TC约为202.2 K,并且具有大的磁熵变;外加磁场为1.5 T时,磁熵变-ΔSm=16.1 J/(kg.K).大的磁熵变来源于TC处磁化强度的陡峭变化和TC以上磁场诱发的变磁转变.     

MnBi1-xCrx(x=0.04,0.08,0.12,0.16)合金的晶体结构与磁性能

本研究采用真空电弧熔炼法制备了MnBi_(1-x)Cr_x(x=0.04,0.08,0.12,0.16)系列合金,利用X射线衍射仪(XRD)、Rietveld全谱拟合和振动样品磁强计(VSM)研究和测定MnBi_(1-x)Cr_x系列合金样品的晶体结构和磁性能。结果发现,退火后的样品主相是低温相(LTP)MnBi(空间群:P6_3/mmc(194))。Rietveld全谱拟合分析确定每个样品中各相的含量并解析出主相MnBi_(1-x)Cr_x的晶体结构。M(M=Bi,Cr)原子之间的原子间距d_(M-M)随着掺杂量增大而增大。M原子与Mn原子的间距d_(M-Mn)随着掺杂量增大而减小。在400K时趋于饱和,且在掺杂量小于x=0.12时,饱和磁化强度随着掺杂量的增加而增大,在掺杂量大于x=0.12时,饱和磁化强度已经达到饱和,为20.55emμ/g,且不随掺杂含量的变化而变化。随着Cr含量的增加,矫顽力亦逐渐增加,并且在掺杂量为x=0.12时达到最大值。随着测试温度的上升,合金矫顽力均呈上升趋势。MnBi_(1-x)Cr_x(x=0.04,0.08,0.12,0.16)的德拜温度分别为378.46K,369.52K,354.62K和351.64K。     

Sm_(0.5)Ca_(0.5)Mn_(1-x)Al_xO_3的制备及低温磁性质研究

通过高温固相法制备了单相多晶样品,对样品的磁性质进行测量与分析.XRD结构分析表明,该样品为单相正交结构,空间群为Pnma.磁性的测量表明,低温下样品为相分离态.ZFC和FC出现分叉,表现出典型的相分离特征,在ZFC曲线6K处出现一个小峰.红外吸收光谱分析表明了Al掺杂引起MnO_6八面体的畸变.Sm_(0.5)Ca_(0.5)Mn_(0.90)Al_(0.10)O_3交流磁化率曲线实部峰没有随频率的变化发生很明显的温度偏移,而其虚部峰随频率的增加而下降.     

(La0.9Dy0.1)2/3Ba1/3Mn1-xAlxO3(x=0,0.05)氧化物的结构与磁性

【目的】为改善(La_(0.9)Dy_(0.1))_(2/3)Ba_(1/3)Mn_(1-x)Al_xO_3的磁热性能,研究掺杂Al对其晶体结构、居里温度、相变类型以及磁热性能的影响。【方法】采用固相反应法制备锰氧化物(La_(0.9)Dy_(0.1))_(2/3)Ba_(1/3)Mn_(1-x)Al_xO_3(x=0,0.05)样品,利用X射线衍射法分析样品的结构,用振动样品磁强计测量样品的磁性。【结果】所制备样品均为单相钙钛矿结构,属于菱方晶系,空间群为R-3c(No.167)。掺杂Al使样品居里温度由无掺杂的274K降低到248K,在外加磁场变化为20kOe时最大磁熵变由2.16J/(kg·K)降低到1.85J/(kg·K)。样品的铁磁-顺磁相变属于二级相变。采用双交换作用机制解释了居里温度和磁化强度的变化。【结论】非磁性元素Al替代Mn不改变其晶体结构,稍微降低了锰氧化物的磁热性能。     

草酸盐共沉淀工艺制备La_x Zn_x Ba_(1-x)Fe_(12-x)O_(19)铁氧体

采用草酸盐化学共沉淀工艺制备了 La_x Zn_x Ba_(1-x)Fe_(12-x)O_(19)磁铅石型铁氧体,研究了烧结过程的相变与磁性,主要结论如下:1) 当 La 的置换量小于0.8时,基本上可以形成 FeC_2O_4·2H_2O 为基的(La,Ba,Zn,Fe)草酸盐固溶体。2)La_x Zn_x Ba_(1-x)Fe_(12-x)O_(19)相的生成温度随 x 值的增加(x(?)0.8)而升高。3)La_x Zn_x Ba_(1-x)Fe_(12-x)O_(19)的室温比磁化强度随 x 值的增加(x(?)0.8)而增大,居里温度随 x 值的增加而降低。     

Mn1.3Fe0.7PxSi1-x化合物的磁热效应

用球磨和烧结法制备了Mn1.3Fe0.7PxSi1-x系列化合物.磁性测量结果表明,随着P含量的增加,居里温度由x=0.45时的320K降到x=0.55时的209K;外加磁场变化为1.5T时,在居里温度209K附近,Mn1.3Fe0.7P0.55Si0.45的最大磁熵变为11.3 J/(kg·K).该化合物的热滞为10.4K.良好的磁热效应性能和低廉的原料价格使得该系列化合物有望成为室温区磁制冷工质.     

Ca缺位的Ca_(3-x)Mn_2O_(7-d)的结构、磁性研究

采用固相反应法合成了具有Ca缺陷的钙钛矿氧化物Ca_(3-x)Mn_2O_(7-d)(x=0.04,0.08,0.12).其空间点群由原来的正方晶系的I4/mmm转变为斜方晶系的Cmcm,而且其倾斜程度随x增大而变大.随着x增大,晶格体积逐渐减小,但是沿着平面轴向(co和bo)膨胀.样品的XPS图谱分析表明Mn离子处于Mn~(3+)/Mn4+的混合价态,Ca-O键在固定区间内震动.Ca缺陷导致Ca_(2.96)Mn_2O_(7-d)样品在低于350K时出现了明显的铁磁性.Ca_(2.92)Mn_2O_(7-d)样品在345K出现了一个很小的停顿.电子的离域和本地化可以用来解释上面的磁性反常现象.样品具有低维磁性行为,x=0.04、0.08和0.12时的交换积分J0的估算值分别为25.4K、22.6K和19.7K.发现在x=0.04,0.08和0.12样品的转变温度(115K)存在一个倾斜的反铁磁性转变,而且这一温度随x增大而减小的程度是非常轻微的.线性变化的Ca_(2.88)Mn_2O_(7-d)样品的H/M-T曲线与居里-外斯近似匹配.计算出的Curie-Weiss温度θCW为164K,有效磁矩μeff为2.36μB.     

Tb_(0.3)Dy_(0.7)(Fe_(1-x)Al_x)_(1.95)合金的结构、磁致伸缩和Mssbauer研究

系统研究了室温下Tb0.3Dy0.7(Fe1?xAlx)1.95(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.35)合金中金属Al替代Fe对晶体结构、磁致伸缩、内禀磁致伸缩、各向异性和自旋重取向的影响.结果发现,x<0.4时,Tb0.3Dy0.7(Fe_(1-x)Al_x)1.95完全保持MgCu2立方Laves相结构,晶格常数a随Al含量x的增加而增大.磁致伸缩测量发现,随着替代量x的增加磁致伸缩减小,x>0.15时超磁致伸缩效应消失;x<0.15时磁致伸缩在低场下(H≤40kA/m)有小幅增加,高场下迅速减小,而且易趋于饱和,说明添加少量Al有助于减小磁晶各向异性.内禀磁致伸缩λ111随Al替代量x的增加大幅度降低.M?ssbauer效应表明,Tb0.3Dy0.7(Fe1?xAlx)1.95合金的易磁化方向随成分和温度在{110}面逐渐偏离了立方晶体的主对称轴,即自旋重取向.室温下,当x=0.15时,Tb0.3Dy0.7(Fe1?xAlx)1.95合金中出现了少量非磁性相;x>0.15时,合金完全呈顺磁性;而77K温度下x=0.2时合金仍然呈磁性相.在室温和77K温度时,超精细场Hhf均随Al元素的增加而减小,而同质异能移IS随Al元素的增加而增加.     

MnFe_(1-x)Z_xP_(0.77)Ge_(0.23)(Z=Co,Ni)系列化合物的结构与磁性

利用高能球磨法和粉末烧结法制备了MnFe_(1-x)Z_xP_(0.77)Ge_(0.23)(Z=Co,Ni)系列化合物,研究了样品的物相结构、磁热效应及电子状态.X射线衍射结果表明,该系列化合物均形成Fe2P型六角结构,空间群为P62m.用Co和Ni分别替代Fe,随着Co和Ni含量的增加,晶格常数a逐渐减小,c逐渐增加.磁性测量结果表明,MnFeP_(0.77)Ge_(0.23)化合物的居里温度为360K,用Co和Ni分别替代Fe后,随着Co和Ni含量的增加,化合物的居里温度、热滞和等温磁熵变均降低.FeL_3边XANES分析结果表明,用Co和Ni分别替代Fe后,Fe的+3价态减弱,Fe的+2价态增强.     

MnCo1-xNixGe化合物的磁热效应

在氩气保护下,用电弧熔炼法制备了MnCo1-xNixGe(x=0.05,0.1,0.15)系列化合物,用X线衍射和磁性测量研究了样品的晶体结构和磁熵变.结果表明:MnCo1-xNixGe系列化合物为TiNiSi型正交结构,空间群为Pnma,随着Ni含量的增加,居里温度由x=0.05时的330K降低到x=0.15时的322K;当x=0.05、外加磁场为1.5T时,化合物的最大磁熵变为1.86J/(kg.K);随着Ni含量的增加,该系列化合物的磁熵变略显降低趋势.     

Nd_(0.5)Sr_(0.5-x)Ca_xMnO_3(x=0.1,0.2)多晶的电子自旋共振研究

研究了多晶样品Nd_(0.5)Sr_(0.5-x)Ca_xMnO_3(x=0.1,0.2)的磁性.实验结果表明,样品的单相性好,无杂相,空间群为Pbnm.随着温度的降低,样品先后经历了3次磁性转变,分别为顺磁-铁磁转变TC、电荷有序转变TCO和奈尔温度转变TN;在TC以上,系统处于顺磁态,在TC-TCO范围内,系统处于铁磁-顺磁共存态,在TCO-TN范围内,系统处于反铁磁-铁磁-顺磁共存态,在TN以下,系统主要处于反铁磁态.     

Sb含量对Ni46Mn41In13-xSbx结构、相变和磁性的影响

系统地研究了铁磁形状记忆合金Ni_(46)Mn_(41)In_(13-x)Sb_x(x=0,2,4,6,8,10,12,13)的结构、相变和磁性能.研究表明:系列合金仍然为L21立方结构,原子排列有序度有所提高.居里温度和马氏体逆相变温度在x6时均随x的增大而逐渐降低;在x6时均随x的增大而逐渐升高.磁化强度-温度曲线显示,Sb对In的替代引起主族元素p轨道和过渡族金属d轨道之间p-d轨道杂化作用改变,导致Ni_(46)Mn_(41)In_(13-x)Sb_x奥氏体和马氏体磁化强度变化趋势随Sb含量的增加出现反转.