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含轻稀土的Laves相化合物的结构和磁致伸缩研究

李松涛  
【摘要】:本文利用电弧炉熔炼得到含有轻稀土的超磁致伸缩材料,采用X射线粉末衍射仪、交 流磁化率测量系统、振动样品磁强计和标准应变仪等实验设备,研究了材料的晶体学、磁 学性质和磁致伸缩性能。 对含有轻稀土Ce的化合物(PrCeTb)Fe1. 9的研究发现,Ce离子的变价行为对化合物的 性能有显著影响。随Ce含量的增加,化合物Pr0. 1Ce_xTb_(0. 9-x)Fe1. 9和Pr0. 2Ce_xTb_(0. 8-x)Fe1. 9的晶格 常数正向偏离Vegard定理;居里温度呈现下降趋势;室温磁致伸缩在特定Ce含量范围内 出现反常增加。根据对结构、磁学性质和磁致伸缩的分析,化合物(PrCeTb)Fe1. 9确实存在 Ce离子的价态波动,Tb的替代使得Ce离子的价态向局域态(+3价)波动。 对化合物Pr0. 1Ce0. 6Tb0. 3Fe_(1. 9-x)Bx的研究发现,在x≤0. 1时,由于部分B原子进入到晶 格的间隙位置,其晶格常数下降缓慢,居里温度呈上升趋势;在x0. 1时,由于部分B原 子占据了Fe的晶格位置,晶格常数快速下降,居里温度降低。对于化合物 Pr0. 1Ce0. 6Tb0. 3Fe_(1. 9) Bx的研究发现,随B含量增加,晶格常数变大,而居里温度在x≤0. 1时 升高,在x0. 1时下降。在这两个体系中,B的引入使得化合物的磁致伸缩有所降低,且 没有观察到Ce离子的价态波动。 对合金(PrTbDy)(FeM)2(M=Ni,Si,Mn)的研究发现,替代元素Ni和Si的引入使得材料 晶格常数、居里温度、饱和磁化强度和磁致伸缩均呈现下降趋势,而且Si的浓度不能超过 0. 2,否则就会出现杂相。Mn的替代使得晶格常数上升,居里温度下降。Mn含量为0. 1时, 室温磁致伸缩表现为最佳。在随后的加压实验中,合金Pr0. 1Tb0. 3Dy0. 6Fe1. 9Mn0. 1的高场磁致 伸缩随压力的增加而上升,在压力小于16MPa时展现出良好的低场磁致伸缩性能。 对合金Pr0. 15Tb0. 30Dy0. 55Fe1. 85Cx的研究发现,所有样品均呈现单一Laves相;由于部分 C原子进入到晶格的间隙位置,造成晶格常数随C含量的增加而增加,居里温度升高,C 的引入使得高场下的磁致伸缩在x=0. 05处出现一个峰值。


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