Tb_(0．3)Dy_(0．7)(Fe_(0．9)T_(0．1))_(1．95)合金的结构磁性能、磁致伸缩和自旋重取向温度研究

本文系统研究了室温下Tb_(0.3)Dy_(0.7)(Fe_(0.9)T_(0.1))_(1.95)(T=Mn,Fe,Co,B,Al,Ga)合金中ⅢA族金属和过渡金属T替代Fe对晶体结构、磁性能、磁致伸缩和自旋重取向温度的影响。结果发现,不同金属T替代Fe,Tb_(0.3)Dy_(0.7)(Fe_(0.9)T_(0.1))_(1.95)合金具有相同的MgCu_2型立方Laves相结构。除Co之外,其它金属替代均使合金的点阵常数有不同程度的增大,而Curie温度有所降低。T替代Fe使合金的比饱和磁化强度增大。ⅢA族金属B,Al,Ga替代使磁致伸缩λ_s下降幅度较大,而且Al,Ga替代使磁致伸缩容易饱和,表明Al,Ga替代可降低合金的磁晶各向异性,而过渡金属Mn,Co替代Fe使合金磁致伸缩λ_1下降幅度较小,不同替代金属元素,对内禀磁致伸缩λ_(111)有不同的影响。同时还发现,替代使合金的自旋重取向温度略有下降。     

(La1-xNdx)2Mg(Ni0.8Co0.15Mn0.05)9(x=0～0.3)合金的储氢与电化学性能研究

采用高频悬浮感应熔炼方法制备(La1-xNdx)2Mg(Ni0.8Co0.15Mn0.05)9(x=0～0.3)系列合金,分析Nd部分取代La对合金的相结构、吸放氢性能和电化学性能的影响.结果表明,铸态合金的主相为具有六方CaCu5结构的LaNi5相,并存在具有立方MgCu2结构的LaNi2相以及LaMg3相.合金主相...     

Tb_(0.3)Dy_(0.7)(Fe_(0.9)T_(0.1))_(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(Fe0.9T0.1)1.95(T=Mn,Fe,Co,B,Al,Ga)合金中ⅢA族金属和过渡金属元素T替代Fe对晶体结构、磁致伸缩、内禀磁致伸缩、自旋重取向的影响.结果发现,不同金属T替代Fe,Tb0.3Dy0.7(Fe0.9T0.1)1.95合金具有相同的MgCu2型立方Laves相结构.ⅢA族金属B,Al,Ga替代使磁致伸缩λs下降幅度较大,同时发现Al,Ga替代使磁致伸缩容易饱和,表明Al,Ga替代可降低Tb0.3Dy0.7(Fe1?xTx)1.95合金的磁晶各向异性,而过渡金属Mn,Co替代Fe使Tb0.3Dy0.7(Fe1?xTx)1.95合金磁致伸缩λs下降幅度较小;不同替代金属元素,对内禀磁致伸缩λ111有不同的影响.M?ssbauer效应表明,Al,Ga替代使Tb0.3Dy0.7-(Fe0.9T0.1)1.95合金的易磁化方向在{110}面逐渐偏离了立方晶体的主对称轴,即自旋重取向,B,Mn,Co替代未使易磁化轴发生明显转动.     

金属串配合物[CoMCo(dpa)4(NCS)2](M=Co,Ni,Pd,Pt)结构和自旋过滤性质研究

应用密度泛函理论B3LYP方法对金属串配合物[CoMCo(dpa)4(NCS)2](1:M=Co, 2:M=Ni, 3:M=Pd, 4:M=Pt; dpa=dipyridylamide)的成键性质和自旋过滤效应进行了研究,结果表明:配合物1的基态为二重态,Co36+金属链形成三中心三电子键(2nb1*0);而配合物2~4的基态均为反铁磁耦合单重态(AF态),对应的最低能量高自旋态(HS态)分别为三重态、七重态和七重态,单电子分布在两端Co原子上,[CoMCo]6+链具有三中心四电子键(2nb1*1)。由分子轨道能级图和PDOS图分析得到配合物1~4均具有自旋过滤效应,电子传输通道主要为-自旋nb轨道,与费米能级的距离大小为1234。电场作用下,1~4的高电势端Co2―N4键增长而低电势端Co3―N7键缩短,Co―M平均键长略为缩短,Co―M键增强;电场作用下金属原子的自旋密度和电荷密度变化很小,电磁性质稳定;电场作用下nb轨道分布仍保持沿金属轴方向离域,LUMO-HOMO能隙减小,有利于电子输运。     

Tb0.3Dy0.7(Fe0.9T0.1)1.95合金的结构、磁致伸缩和M(o)ssbauer研究

系统研究了室温下Tb0.3Dy0.7(Fe0.9T0.1)1.95 (T = Mn, Fe, Co, B, Al, Ga)合金中ⅢA族金属和过渡金属元素T替代Fe对晶体结构、磁致伸缩、内禀磁致伸缩、自旋重取向的影响. 结果发现, 不同金属T替代Fe, Tb0.3Dy0.7(Fe0.9T0.1)1.95合金具有相同的MgCu2型立方Laves相结构. ⅢA族金属B, Al, Ga替代使磁致伸缩(s下降幅度较大, 同时发现Al, Ga替代使磁致伸缩容易饱和, 表明Al, Ga替代可降低 Tb0.3Dy0.7(Fe1-xTx)1.95合金的磁晶各向异性, 而过渡金属Mn, Co替代Fe使Tb0.3Dy0.7(Fe1-xTx)1.95合金磁致伸缩λs 下降幅度较小; 不同替代金属元素, 对内禀磁致伸缩(111有不同的影响. M(o)ssbauer 效应表明, Al, Ga 替代使 Tb0.3Dy0.7- (Fe0.9T0.1)1.95合金的易磁化方向在{110}面逐渐偏离了立方晶体的主对称轴, 即自旋重取向, B, Mn, Co替代未使易磁化轴发生明显转动.     

过渡金属掺杂MgH_2的结构和磁性的第一性原理研究

为研究过渡金属掺杂对氢化物铁磁性的影响,采用密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,以Mg H2为基本材料,以过渡金属(V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni)元素替代2×1×2超晶胞中的Mg原子建立掺杂模型Mg1-xMxH2(M=V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni),并计算模型自旋极化的磁性、能带结构和态密度等性质.结果表明:与Mg H2中的Mg—H键相比,过渡金属M(M=V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni)—H间的相互作用明显增强,造成Mg—H间强烈的离子键和部分共价键的相互作用随着过渡金属的掺杂而被削弱.掺杂体系中,V和Cr是受主杂质,而Mn、Co和Ni体系中,自旋极化率相对较低,且穿过费米能级的子带的斜率较低.研究表明过渡金属(V、Cr、Mn、Co和Ni)掺杂的Mg H2体系虽然可以导电,但电导率较小,具有比较稳定的半金属性.     

Fe-Ni合金中相能量的修正嵌入原子法计算

运用修正嵌入原子法(MEAM)系统地研究了Fe-Ni合金中,面心立方和体心立方两种结构的有序相和无序相能量.在用MEAM计算无序相能量时,引入原子占据某一阵点的几率与成分的等同关系.计算结果表明,α(bcc)和γ(fcc)两种无序相在347°C时的平衡原子分数分别为8.6%Ni和31.5%Ni,与相图基本符合.基于3种有序相的能量计算,可预期FeNi3最稳定,FeNi次之,而Fe3Ni最不稳定,这与文献报道的实验结果相符.     

Fe_3X(X=Al,Si,Ga)合金力学性质的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的EMTO方法,研究了Fe3X(X=Al,Si,Ga)合金的力学性质.得到Fe3X合金处于无序的A2相结构、有序的DO3相结构以及L12相结构时的弹性常数,并分析了原子占位有序性与磁有序性的关联.研究结果表明:对于Fe3Al合金,铁磁L12相为非稳定相,DO3相和A2相的动力学稳定性(C′)依赖合金的磁有序性;非磁A2相不稳定,说明铁磁性使得无序相稳定;非磁的DO3相是稳定的,而且其C′比铁磁相略大,这一性质与Fe3Ga合金相似.对于Fe3Si合金,铁磁DO3相是稳定的,具有较大的C′,但非磁相的C′是负值,说明铁磁性才能保证该相的稳定性.因此,Fe3X合金的动力学稳定性与磁有序性和原子占位有序性高度相关.     

全d族Ni–(Co)–Mn–Cu–Ti合金马氏体相变、力学性能和磁性能的第一性原理计算

全 d 族 Ni–Mn–Ti 基 Heusler 合金作为一种新型的智能材料,因其丰富的物理性质被广泛关注。与传统 Ni–Mn 基合金不同,Ni–Mn–Ti 基 Heusler 合金的d–d轨道杂化取代p–d 轨道杂化,提高了合金的塑韧性,解决了传统Ni–Mn 基合金固有脆性大、力学性能差的问题。由于卓越的机械性能和相变过程中较高的熵变,Ni–Mn–Ti 基合金在超弹性和弹热制冷方面具有广阔的研究前景。Cu掺杂和Cu–Co共掺Ni–Mn–Ti 合金的研究很少,本文旨在为Ni–Mn–Ti 基合金的成分设计提供理论支持。本文通过第一性原理计算对Ni₂Mn_1.5?xCu_xTi_0.5 (x = 0.125, 0.25, 0.375, 0.5) 和 Ni_2?yCo_yMn_1.5?xCu_xTi_0.5 [(x = 0.125, y = 0.125, 0.25, 0.375, 0.5) 和 (x = 0.125, 0.25, 0.375, y = 0.625)]合金系的马氏体相变,力学性能和磁性能进行了系统研究。Ni–(Co)–Mn–Cu–Ti合金马氏体的形成能始终低于奥氏体的形成能,表明合金均能发生马氏体相变。Ni₂Mn_1.5?xCu_xTi_0.5 和 Ni_2?yCo_yMn_1.5?xCu_xTi_0.5 (y < 0.625)合金的奥氏体和非调制马氏体都是反铁磁态的,当y = 0.625时, Ni_2?yCo_yMn_1.5?xCu_xTi_0.5合金的奥氏体由反铁磁态转变为铁磁态,而马氏体保持反铁磁态,马氏体相变时合金会伴随磁性的突变,即发生磁—结构耦合现象,这是合金具有磁热效应的物理基础。掺Cu能降低Ni–(Co)–Mn–Ti合金的热滞后和各向异性。提高Mn的含量并且降低Ti的含量能提高Ni–Mn–Cu–Ti合金抗剪切和抗正应力的能力,但会降低韧性。就延展性而言,Ni–Mn–Cu–Ti 和 Ni–Co–Mn–Ti合金强于Cu–Co共掺合金。     

Fe-Ni合金中相能量的修正嵌入原子法计算

运用修正岩入原子法（MEAM）系统地研究了Fe-Ni合金中，面心立方和体心立方两种结构的有序和无序相能量，在用MEAM计算无序的相能量时，引入原子占据某一阵点的几率与成分的等同关系，计算结果表明，α（bcc)和γ（fcc)两种无序相在347℃时平衡原子分数分别为8．6％Ni和31．5％Ni，与相图基本符合，基于3种有序相的能量计算，可预期FeNi3最稳定，FeNi次之，而Fe3Ni最不稳定，这与文献报道的实验结果相符。     

(Mn1-xCox)65Ge35(x=0.2～0.5)合金的磁热效应

在氩气的保护下用熔炼法制备了(Mn1-xCox)65Ge35系列合金,通过X射线衍射和振动样品磁强计研究了样品的结构和磁熵变.结果表明,(Mn1-xCox)65Ge35系列合金在Co含量x=0.2时,样品为正交结构,磁矩反铁磁排列; 当Co含量0.2≤x≤0.5时,样品为六角结构,磁矩铁磁排列.随着Co含量的增加,合金的居里温度在250～302K范围内变化.在低磁场(0-1.5T)下,(Mn1-xCox)65Ge35系列合金的最大等温磁熵变为1.7J·kg-1·K-1.     

LaMnO3/SrMnO3超晶格应变下的电磁性质

采用基于第一性原理的密度泛函理论研究正交超晶格结构LaMnO3/SrMnO3 (LMO/SMO)晶格结构、轴向应变及电磁结构的影响.理论计算结果表明,LMO/SMO随a、b、c及ac方向的轴向应变变化均是铁磁性状态比反铁磁性状态更稳定.Sr掺杂后,LMO正交结构仍保留明显的晶格畸变,SMO的面心立方结构的晶格畸变增加,Mn的3d态及O的2p态在不同的轴向应变下更加复杂.Mn的3d态轨道分波态密度随着负应变的增大,自旋向上和自旋向下态密度趋向于对称,磁性趋向于零.     

Ni_(1-x)Mn_xO稀磁半导体的磁性研究

通过X射线吸收近边结构(XANES)、超导量子干涉仪和第一性原理计算研究了脉冲激光沉积法(PLD)制备的Ni1-xMnxO(0.01≤x≤0.05)薄膜的微观结构和磁学性质.X射线吸收近边结构表明,当x≤0.03时,掺杂的Mn替代了NiO晶格中的Ni原子,并且以混合价态(+2/+3)的形式存在.当x0.03时,掺杂的部分Mn离子形成了类Mn2O3杂相.磁性测量表明,随着Mn含量从0.01增加到0.03,Ni1-xMnxO薄膜的饱和磁矩从0.3μB/Mn增加到了0.45μB/Mn.基于第一性原理计算,我们提出Mn3+离子之间通过Ni空位表现出了铁磁性耦合,Mn2+离子之间则通过超交换作用表现出了反铁磁耦合.     

黄铜矿半导体DMS的第一原理计算

为了寻找新的高Tc的稀磁半导体(DMS)，利用自旋局域密度泛函的第一性原理对3d过渡金属(TM=Ⅴ、Cr、Mn、Fe、Co或Ni)掺杂的Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ2(CdGeP2和ZnGeP2)以及Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2(CuGaS2和CuGaSe2)黄铜矿半导体的电磁性质进行系统计算．结果发现：Ⅴ或Cr掺杂的Ⅱ-Ⅳ-V2将出现铁磁(FM)状态，而Mn、Fe或Co掺杂的Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ2将出现反铁磁(AFM)状态，Ni掺杂时，DMS的磁性非常不稳定；在TM掺杂的Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2的DMS中，Cr、Mn掺杂的CuGaS2和CuGaSe3将表现为FM状态，而当V、Fe、Co或Ni掺杂时，Cu(Ga，TM)S2和Cu(Ga，TM)Se2则表现了AFM性质．Cr掺杂的Ⅰ-Ⅳ-Ⅴ2以及Ⅰ-Ⅳ-Ⅵ3黄铜矿半导体将可能出现较高的居里温度(Tc)。     

应力导致的Fe2CrGe从反铁磁基态到铁磁半金属相变的计算研究

运用第一性原理计算研究了惠斯勒(Heusler)合金Fe₂CrGe的电子结构和磁性质,发现其基态是Fe离子处于低自旋态(S=0),而Cr离子处于高自旋态(S=1)的反铁磁金属相,反铁磁态能量比铁磁态能量约低0.103 eV.此外还发现,如果施加+1.7%和–1.7%的应变, Fe₂CrGe会从反铁磁有序变成铁磁有序,并出现半金属特性;当应变达到±5%时,出现了大约0.2 eV的半金属能隙.通过平均场理论估算了Fe₂CrGe的居里(Curie)温度,发现其对应的居里温度为393 K,远高于室温.这表明Fe₂CrGe是有潜力的自旋电子材料.     

非晶态合金(Fe_(100-x)M_x)_(83)B_(17)和Zr_(100-x)M_x的杨氏模量

用超声波脉冲透射技术获得了三元非晶态合金(Fe_(100-x)M_x)_(83)B_(17)和二元非晶态合金Zr_(100-x)M_x的声速,并确定了它们的杨氏模量。对于前者合金元素M指Cr,Mo,W,Zr和Co;对于后者指Fe,Ni和Co。文中讨论了声速与组分的原子百分数含量x之间的关系,并讨论了近程有序,合金元素密度以及不同尺寸原子之间的随机堆砌引起的致密化等对声速的影响。     

75%La(Ni_(0.85)Co_(0.15))_(5-x)(Mn_(0.4)Al_(0.3))_x+12.5%Mg_2Ni(x=0,0.3,0.6)合金储氢性能研究

利用高频感应熔炉制备摩尔比率为75%La(Ni0.85Co0.15)5-x(Mn0.4Al0.3)x+12.5%Mg2Ni(x=0,0.3,0.6)合金,测试合金的储氢性能,分析Mn、Al元素组合对合金储氢性能的影响。结果发现,合金均由多相组成,其中主相分别是CaCu5型的LaNi5相和PuNi3型的(La,Mg)Ni3相。随着元素(Mn,Al)含量增大,合金电极的循环稳定性有一定的改善,80次循环放电容量保持率从x=0时的59.1%提高到x=0.6时的74.5%。     

过渡金属掺杂CuGaS2的磁学性质

应用基于自旋极化的第一性原理系统地对3d过渡金属(TM=V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni)掺杂CuGaS2的磁学性质进行理论计算.通过对过渡金属对CuGaS2掺杂,在铁磁状态下取代不同离子(Cu和Ga)结合能的比较,我们发现:过渡金属在CuGaS2中比较容易占据Ga的位置.通过对稀磁半导体(DMS)磁性稳定性的研究,可以发现到:在Cr、Mn掺杂的CuGaS2中,DMS表现为铁磁状态,其居里温度将可能高于(Ga,Mn)As,其他过渡金属掺杂时,DMS则表现为反铁磁状态.并验算了一条判断DMS磁性状态的简单规律.     

元素Mn、V对AB2型贮氢电极合金ZrCr0.7Ni1.3相结构和电化学性质的影响

研究了Mn、V部分替代ZrCr0.7Ni1.3合金中的Cr元素后对其相组成、晶格常数和电化学容量等方面的影响.结果表明:母体合金的主相由立方C15型Laves相和少量六方C14型Laves相组成并含有少量第二相Zr7Ni10.对于合金ZrCr0.7-xMxNi1.3(x=0.1～0.6)(M=Mn或V),在Mn、V单独替代时,随着Mn替代量的增加,第二相Zr7Ni10峰逐渐减弱,合金电化学容量先增加后降低,在x=0.2时放电容量最大;随着V含量的增加,合金的主相向C14型Laves相转化,而第二相Zr7Ni10峰消失,并出现新的第二相Zr9Ni11衍射峰,合金的电化学容量迅速降低;当Mn、V同时进行替代时,对于合金ZrCr0.7-x-yMnxVyNi1.3(x+y=0.2～0.4),其相组成和晶格常数的变化不大,但电化学容量却有较大变化,当合金成分为ZrCr0.4Mn0.1V0.2Ni1.3时,放电容量最高,为311 mAh/g.     

钛、硅、锰对—种25镍—15铬型铁基高温合金组织和性能的影响

本文研究了Ti、Si、Mn对一种作为涡轮盘材料的25Ni—15Cr型铁基高温合金的组织和力学性能的影响,当Ti含量大于3.2％时,γ′→η明显增多,且塑性显著下降,并有σ相析出。 Si是合金中不可避免的元素,当Si≥0.35％时,合金中出现G相,其分子式为(Ni_(0.861)Fe_(0.139))_(13)Ti_3Si_3,当Si含量比较高时,合金强度性能略有下降。 Mn也是合金中不可避免的元素,在该类合金中,Mn能明显地促进合金中的Laves相生成,并显著地降低该合金的热加工性能。对25Ni-15Cr型合金,当Ti高时,Mn的允许含量低,而Tι较低时,Mn的允许含量可适当放宽。