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Ni5Nd2B4的电子结构和磁性能研究

原子与分子物理学报 2011年第4期28卷 731-736页

作者：易勇丁志杰李恺易早唐永建罗江山西南科技大学材料科学与工程学院绵阳621010 中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 中南大学物理科学与技术学院长沙410083

采用LSDA(Local spin-density approximation)近似及LSDA+U(在位库伦势)近似模拟金属间化合物Ni_5Nd_2B_4的磁性能对于R—M—B合金特性的研究具有重要意义.研究结果显示,LSDA近似下,Ni_5Nd_2B_4具备金属导体性质,晶体结构中最紧邻Ni、B... 详细信息

采用LSDA(Local spin-density approximation)近似及LSDA+U(在位库伦势)近似模拟金属间化合物Ni_5Nd_2B_4的磁性能对于R—M—B合金特性的研究具有重要意义.研究结果显示,LSDA近似下,Ni_5Nd_2B_4具备金属导体性质,晶体结构中最紧邻Ni、B原子间杂化成键,最紧邻Ni—Ni共价成键,Nd、B原子形成成键分子轨道作用,Ni原子间存在自旋消弱现象;LSDA+U近似下,Nd原子磁矩提供体系磁性来源,由于自旋排斥作用Ni原子电子与Nd原子电子自旋方向相反,体系在U值约为6.35eV的作用下能较理想的处理体系电子作用.

关键词：密度泛函理论电子键结构磁性能稀土过渡金属间化合物

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Ni_4PrB的电子结构和磁性能研究

物理学报 2011年第10期60卷 629-634页

作者：易勇李恺丁志杰易早罗江山唐永建中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地绵阳621010

考虑Pr-4f及Ni-3d电子间的库仑作用U和交换作用J,采用局域自旋密度近似LSDA(Local spin-density approximation)及LSDA+U(在位库仑势)近似,对Ni4PrB化合物进行结构优化,并计算体系电子结构,能带结构和磁性能.结果显示,Ni4PrB具备金属半... 详细信息

考虑Pr-4f及Ni-3d电子间的库仑作用U和交换作用J,采用局域自旋密度近似LSDA(Local spin-density approximation)及LSDA+U(在位库仑势)近似,对Ni4PrB化合物进行结构优化,并计算体系电子结构,能带结构和磁性能.结果显示,Ni4PrB具备金属半导体性质,存在Pr-Ni铁磁耦合.U的引入对体系磁特性和结构稳定性有关键作用,加U前体系磁性来源为Ni原子磁矩,加U后体系磁性来源为Pr原子,且体系稳定性提高,U值的作用对于修正体系强关联有重要影响,可以合理描述由强关联和自旋排斥引发的排斥效应.

关键词：密度泛函理论电子键结构磁性能稀土过渡金属间化合物

Ni_(13)Pr_3B_2电子结构和磁性能第一性原理研究

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原子与分子物理学报 2012年第1期29卷 136-140页

作者：唐志强齐砚勇易勇丁志杰西南科技大学材料科学与工程学院绵阳621010

考虑电子自旋极化作用,本研究基于第一性原理的全电子投影缀加平面波赝势法理论,采用局域自旋密度近似LSDA,对Ni_(13)Pr_3B_2金属间化合物进行结构优化,计算体系晶格常数,电子结构和磁性能.结果表明,Ni_(13)Pr_3 B_2为带隙很小的金属导... 详细信息

考虑电子自旋极化作用,本研究基于第一性原理的全电子投影缀加平面波赝势法理论,采用局域自旋密度近似LSDA,对Ni_(13)Pr_3B_2金属间化合物进行结构优化,计算体系晶格常数,电子结构和磁性能.结果表明,Ni_(13)Pr_3 B_2为带隙很小的金属导体.LSDA近似下体系原子间存在复杂作用类型,Pr原子与近邻Ni、B原子以离子键作用为主,Ni原子与近邻Ni原子间表现共价作用情形.体系存在Pr-Ni铁磁耦合,总磁矩约2.80212_(μB),主要由Pr原子磁矩提供,自旋极化引起体系Pr-4f、Ni-3p、Pr-5p电子自旋劈裂为体系表现磁性的根本原因.

关键词：密度泛函理论电子键结构磁性能稀土过渡金属间化合物

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Ni基金属间化合物第一性原理研究

物理学报 2012年第6期61卷 428-432页

作者：唐志强齐砚勇易勇丁志杰西南科技大学极端物质条件特性实验室绵阳621010

稀上(R)-过渡族(T)金属间化合物具有优异的物理和化学性质.本研究考虑电子自旋极化作用,基于第一性原理的全电子投影缀加平面波赝势法理论,采用局域自旋密度近似(LSDA),对Ni_(13)Nd_3B_2金属间化合物进行结构优化,计算体系晶格常数、电... 详细信息

稀上(R)-过渡族(T)金属间化合物具有优异的物理和化学性质.本研究考虑电子自旋极化作用,基于第一性原理的全电子投影缀加平面波赝势法理论,采用局域自旋密度近似(LSDA),对Ni_(13)Nd_3B_2金属间化合物进行结构优化,计算体系晶格常数、电子结构和磁性能.结果表明,Ni_(13)Nd_3B_2为带隙很小的金属导体.LSDA近似下体系原子间存在复杂作用类型,Nd原子与近邻Ni,B原子以离子键作用为主,Ni原子与近邻Ni原子间表现共价作用情形.体系存在Nd-Ni铁磁耦合,总磁矩约8.4329μ_B,主要由Nd原子磁矩提供,自旋极化引起的体系Nd-4f,Ni-3p,Nd-5p电子自旋劈裂为体系表现磁性的根本原因.

关键词：密度泛函理论电子键结构磁性能稀土过渡金属间化合物

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RFe2型化合物磁致伸缩效应的研究

RFe2型化合物磁致伸缩效应的研究

作者：潘仲彬宁波大学

学位级别：硕士

本文采用电弧炉熔炼后退火法制备了(Tb1-xNdx)(Fe0.8Co0.2)2-y和Dy、Ho、Pr元素掺杂下(Tb,Nd)(Fe,Co)1.93稀土过渡金属间化合物。并在磁场和非磁场下制备了1-3型和0-3型Tb1-xNdx(Fe0.8Co0.2)1.93化合物的环氧树脂基复合材料。本文采用X... 详细信息

本文采用电弧炉熔炼后退火法制备了(Tb1-xNdx)(Fe0.8Co0.2)2-y和Dy、Ho、Pr元素掺杂下(Tb,Nd)(Fe,Co)1.93稀土过渡金属间化合物。并在磁场和非磁场下制备了1-3型和0-3型Tb1-xNdx(Fe0.8Co0.2)1.93化合物的环氧树脂基复合材料。本文采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、交流初始磁化率测定仪和标准应变技术等手段对以上样品的结构、磁性能和磁致伸缩性能进行了研究。在Tb0.4Nd0.6(Fe0.8Co0.2)x、Tb0.3Dy0.6Nd0.1(Fe1-xCox)1.93体系中,探索了退火温度、过渡金属含量对合金样品成相的影响。XRD分析显示合适的退火温度、减少过渡金属Fe/Co的浓度可以抑制有害磁致伸缩的PuNi3型结构相的形成,并促进MgCu2型结构相的形成。并且少量Co对Fe元素的替代,在25 at.%范围内可以提高居里温度,进而扩大了材料的温度适用范围。在少量Co(20 at.%)的稳定下,探索了Tb0.4-xNdxDy0.6(Fe0.8Co0.2)1.93、TbxHo0.9-xNd0.1-Fe1.93、Tb0.1Ho0.9-xPrx(Fe0.8Co0.2)1.93系列化合物的结构和性能。在Tb0.4-xNdx Dy0.6-(Fe0.8Co0.2)1.93体系中,根据A.E.Clark提出的磁晶各向异性补偿原理,获得Tb3+和Nd3+离子相互补偿的直接实验证据,并且发现磁晶各向异性补偿点在x=0.05附近。Tb0.35Dy0.6Nd0.05(Fe0.8Co0.2)1.93化合物具有优良磁致伸缩性能,在室温下,其自发磁致伸缩系数λ111=1600 ppm,饱和磁致伸缩λS=1170 ppm。在TbxHo0.9-xNd0.1Fe1.93体系中,实现了磁晶各向异性补偿;在磁晶各向异性补偿点x=0.25附近,合金具有良好的磁致伸缩性能,饱和磁致伸缩值?S=585 ppm。在Tb0.1Ho0.9-xPrx(Fe0.8Co0.2)1.93体系中,通过SEM、XRD分析,发现Co有利于单相的MgCu2型结构相的形成;室温下,实现了Pr3+离子和Ho3+离子的磁晶各向异性补偿,Tb0.1Ho0.9-xPrx(Fe0.8Co0.2)1.93随着Pr含量的增加,其易磁化方向从轴转向轴。在Tb1-xNdx(Fe0.8Co0.2)1.93体系中,合金样品破碎制粉,成功制备了0-3型和1-3型棒状环氧树脂基复合材料。研究了合金颗粒的体积及分布、自发磁致伸缩系数(λ111、λ100)、易磁化方向、取向磁场、合金粒子接连方式等因素对复合材料的结构、磁性能、磁致伸缩性能的影响。研究表明,合金颗粒尺寸范围为150-250μm、体积含量约为30vol%,且取向磁场为10 kOe时,所制备的复合材料具有最佳磁致伸缩性能。

关键词：稀土过渡金属间化合物磁致伸缩 Laves相磁晶各向异性复合材料

RFe2型化合物磁化机理与磁致伸缩效应的研究

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RFe2型化合物磁化机理与磁致伸缩效应的研究

作者：王明坤宁波大学

学位级别：硕士

RFe型稀土过渡金属间化合物具有大的磁致伸缩值和丰富的磁学特性。本文采用电弧熔炼和退火的方法制备了TbHoFeMn和轻稀土元素Nd掺杂下TbHoNdFeMn合金。采用X射线衍射(XRD)、洛伦兹透射电子显微镜(LTEM)、电子全息(EH)、振动样品磁强计(V... 详细信息

RFe型稀土过渡金属间化合物具有大的磁致伸缩值和丰富的磁学特性。本文采用电弧熔炼和退火的方法制备了TbHoFeMn和轻稀土元素Nd掺杂下TbHoNdFeMn合金。采用X射线衍射(XRD)、洛伦兹透射电子显微镜(LTEM)、电子全息(EH)、振动样品磁强计(VSM)、超导量子干涉仪(SQUID)和静态电阻应变仪等测试手段对磁致伸缩合金的结构、磁畴结构、磁晶各向异性、易磁化方向(EMD)、磁性能和磁致伸缩性能进行了研究。TbHoFeMn(0.08≤x≤0.16)合金体系,采用洛伦兹透射电子显微镜(LTEM)对磁畴结构进行表征。电子全息实验直接验证了EMD随成分的变化规律,x≤0.10时EMD为轴,x≥0.12时EMD为轴。基于EMD的变化并通过评估磁晶各向异性常数K、磁性能和磁致伸缩性能,在x=0.12时,合金实现了磁晶各向异性补偿。通过原位磁场LTEM对磁畴壁运动的观察,当x=0.16时,成分处于富Tb侧,临界磁场Hcr为100 Oe,随着Tb含量的减少,Hcr连续降低为60 Oe(x=0.12)。TbHoFeMn合金实现了大的低场磁致伸缩,在H=1 kOe时λ为200 ppm,是一个良好的磁致伸缩材料。本项工作有助于理解C15 Laves相系统中的磁晶各向异性,磁化过程,磁畴壁运动和磁致伸缩之间的关联机制。对于TbHoNdFeMn(0.08≤x≤0.25)合金体系,研究了轻稀土Nd元素的引入对于该合金体系的相结构和磁致伸缩性能的影响,通过取向磁体XRD图表明合金成分在x≤0.08时,EMD为轴,当x≥0.15时,EMD为轴。EH技术进一步确认EMD随成分的变化规律。此外,通过原位洛伦兹透射电子显微镜研究了磁畴结构,畴壁运动的难度与磁晶各向异性大小之间的关系。在磁晶各向异性补偿点附近,即x=0.15时,TbHoNdFeMn合金具有大的低场磁致伸缩值,在2 kOe时λ～322 ppm。本工作清晰阐明轻稀土掺杂的超磁致伸缩材料的磁晶各向异性,成分补偿和畴壁运动之间的关系。

关键词：稀土过渡金属间化合物磁致伸缩磁畴磁晶各向异性洛伦兹透射电子显微镜

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Ni-Nd-B合金的性能研究

强激光与粒子束 2012年第1期24卷 229-233页

作者：高存梅丁志杰唐永建杜凯易勇西南科技大学材料科学与工程学院四川绵阳621010 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

采用电弧式熔体快淬/吸铸技术,制备了不同成分的Ni-Nd-B试样,借助X射线衍射、扫描电子显微镜、热分析法、静态磁性测试仪等手段进行了分析。研究发现,用电弧式熔体快淬/吸铸技术可以较成功制备系列直径6 mm的Ni-Nd-B大块非晶,且满足深... 详细信息

采用电弧式熔体快淬/吸铸技术,制备了不同成分的Ni-Nd-B试样,借助X射线衍射、扫描电子显微镜、热分析法、静态磁性测试仪等手段进行了分析。研究发现,用电弧式熔体快淬/吸铸技术可以较成功制备系列直径6 mm的Ni-Nd-B大块非晶,且满足深度共晶成分试样表,表现出较理想的非晶形成能力。Ni4NdB材料具有约79.13℃的过冷度,Ni13Nd3B2材料具有约69.37℃的过冷度;Ni,Nd成分微量变化引起材料较明显的晶化趋向。此外,Ni,Nd成分微量变化导致材料矫顽力、饱和磁化强度减小。

关键词： Ni基非晶电弧熔炼稀土过渡金属间化合物磁性材料过冷度