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物理学报 2006年第9期55卷 4906-4911页

作者：郝延明赵淼傅斌王琳严达利天津师范大学物理系天津300074

通过X射线衍射及磁测量手段研究了Er2AlFe16-xMnx(x=1,2,3,4,6,8)化合物的结构和磁性.研究结果表明Er2AlFe16-xMnx化合物具有六角相的Th2Ni17型结构.采用X射线热膨胀测定法在103—654K的温度范围内测量了Er2AlFe16-xMnx(x=1,2,3,4)化合物的热膨胀性质,发现这些化合物在低温下存在热膨胀反常现象,在居里点附近具有负膨胀性质.对自发磁致伸缩的研究结果表明Er2AlFe16-xMnx化合物中存在着较强的各向异性的自发磁致伸缩,低温下自旋重取向的出现使得化合物的自发体磁致伸缩有所增强.磁测量结果表明Mn的替代导致Er2AlFe16-xMnx化合物的居里温度及自发磁化强度急剧下降,并且使得化合物的磁晶各向异性发生显著改变.

关键词： Er2AlFe16-xMnx化合物反常热膨胀自发磁致伸缩

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Mn替代对Dy_2AlFe_(16-x)Mn_x化合物的结构和磁性的影响

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物理学报 2006年第3期55卷 1447-1452页

作者：郝延明周严赵淼傅斌天津师范大学物理系天津300074

通过X射线衍射及磁测量手段研究了Dy_2AlFe_(16-x)Mn_x化合物的结构和磁性.研究结果表明Dy_2AlFe_(16-x)Mn_x化合物具有六角相的Th2Ni17型结构.对x=1,2的样品采用X射线热膨胀测定法在104—647K的温度范围内测量了其热膨胀性质,发现这些... 详细信息

通过X射线衍射及磁测量手段研究了Dy_2AlFe_(16-x)Mn_x化合物的结构和磁性.研究结果表明Dy_2AlFe_(16-x)Mn_x化合物具有六角相的Th2Ni17型结构.对x=1,2的样品采用X射线热膨胀测定法在104—647K的温度范围内测量了其热膨胀性质,发现这些化合物在低温下存在热膨胀反常现象,在居里点附近出现负膨胀性质.对自发磁致伸缩的研究结果表明Dy_2AlFe_(16-x)Mn_x化合物中存在着较强的各向异性的自发磁致伸缩,随着Mn含量的增加,其低温下的自发体磁致伸缩减弱.磁测量结果表明Mn的替代导致Dy_2AlFe_(16-x)Mn_x化合物的居里温度及自发磁化强度急剧下降.

关键词： Dy2AlFe16-x Mnx 化合物反常热膨胀自发磁致伸缩自发磁化强度

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烧结Nd-Fe-B永磁材料热膨胀特性的调控

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作者：孟睿阳钢铁研究总院

学位级别：硕士

烧结Nd-Fe-B永磁材料具有优秀的综合磁性能和性价比,被广泛应用于国民经济和国防军工等领域。然而,其热膨胀特性表现出各向异性反常现象,这严重限制了烧结Nd-Fe-B磁体在某些方向的发展应用。例如,存在烧结辐射磁环因各向异性膨胀易开裂... 详细信息

烧结Nd-Fe-B永磁材料具有优秀的综合磁性能和性价比,被广泛应用于国民经济和国防军工等领域。然而,其热膨胀特性表现出各向异性反常现象,这严重限制了烧结Nd-Fe-B磁体在某些方向的发展应用。例如,存在烧结辐射磁环因各向异性膨胀易开裂,烧结磁体与软磁合金难以适配等实际问题。因此,深入研究烧结磁体热膨胀特性的影响因素,探索调控热膨胀特性的有效手段具有重要的应用价值。本文研究了烧结Nd-Fe-B磁体热膨胀特性的影响因素及调控方法。首先,我们系统地调研了传统烧结磁体的热膨胀特性与系数范围,并发现高温度稳定性Nd-Dy-Fe-Co-B磁体与传统磁体间存在显著差异;通过不同工艺制备同一成分磁体,分析研究了影响烧结磁体热膨胀特性的关键因素;参考DOE的中心复合设计法设计磁体配方,以Dy、Co添加量为自变量,成功制备了15种名义成分为（Pr,Nd）DyFeCoMB（x1:0～6 wt.%;x2:0～12 wt.%）的烧结磁体;在实验测试的基础上,构建了高准确性、高可靠性的热膨胀响应曲面预测模型。综上,本研究在一系列烧结Nd-Dy-Fe-Co-B磁体中,实现了对热膨胀系数宽范围的精准调控及预测。所得主要结论如下:（1）测试分析了十种不同牌号商业磁体的热膨胀曲线,用以调研传统烧结Nd-Fe-B磁体的热膨胀特性。结果显示,T以下,这些磁体均表现出各向异性的反常热膨胀行为,垂直取向方向为负膨胀(热膨胀系数α=-2.66～-0.15×10K),平行方向则为正膨胀(α=5.97～7.02×10K);T以上,则转为各向同性的正膨胀(α=9.85～11.77×10K)。与传统磁体对比发现,高温度稳定性Nd-Dy-Fe-Co-B磁体的热膨胀特性显著不同(α=3.79×10K,α=9.15×10K),这为热膨胀的调控提供了启示。（2）通过改变工艺,成功制备了不同晶粒尺寸、不同晶界相形态、不同取向度的Nd-Dy-Fe-Co-B烧结磁体,分析了影响磁体热膨胀特性的关键作用因素。成分为（Pr,Nd）DyFeCoMB的单合金磁体的测试结果表明,热膨胀特性基本不受主相晶粒尺寸、晶界相分布等微观组织结构因素影响;变温XRD的Retiveld精修结果说明,磁体的热膨胀特性主要由RTB四方相决定,RTB相中由自发磁化引起的自发磁致伸缩是磁体中产生热膨胀反常的根本原因。通过改变压型时取向磁场电流的大小,影响四方相晶粒c轴排列的有序度,成功调控了磁体热膨胀的各向异性。（3）通过将（Pr,Nd）FeMB合金磁粉与（Pr,Nd）DyFeCoMB合金磁粉按1:1比例混合,利用双合金法成功制备的Nd-Dy-Fe-Co-B磁体可观察到成分存在差异的不同硬磁相晶粒。与利用单合金法制备的名义成分相同的磁体对比,测试发现二者的热膨胀行为基本完全一致。这说明,热膨胀作为磁体的宏观物理属性,不同硬磁相晶粒间存在平均效应,热膨胀系数大小取决于磁体的名义成分,而与微观下硬磁主相晶粒间的特殊元素分布无关。（4）参考中心复合有界设计法,以Dy添加量、Co添加量为自变量,设计速凝带合金成分,成功制备了10种不同名义成分、不同热膨胀特性的Nd-Dy-Fe-Co-B烧结磁体。以磁体热膨胀曲线拐点（居里温度T）、低温区热膨胀系数（α,20～100℃,α,20～100℃）、高温区热膨胀系数（α,20～300℃,α,20～300℃）为响应变量,构建了5个对应的响应曲面模型。通过显著性分析剔除非显著项后,拟合出模型对应的二次回归方程。利用方差分析和5组额外的测试实验,检验了该系列模型的预测准确性,结果显示,5组模型的确定系数（R）均大于95%,且测试组的实验值均落在模型预测值的95%置信区间内,证实了模型对烧结磁体热膨胀预测的高可靠性、高准确性。（5）实验结果及模型计算说明,过渡金属Co的添加是一种对磁体磁性能影响较小、能提高温度稳定性、并有效调控热膨胀行为的方法;虽然重稀土Dy的添加对热膨胀系数的作用不显著,但Dy的加入可以弥补由Co带来的矫顽力下降问题,有利于提高磁体的综合磁性能。通过在烧结磁体中添加0～12wt.%的Co,我们实现了对热膨胀系数宽范围(α=-1.24～4.69×10K,α=6.04～10.90×10K)的连续精准调控。（6）通过对不同Co添加量烧结磁体样品的TEM和XRD分析,得到了室温下主相晶格参数、晶面间距随Co含量的变化规律。在R（Fe,Co）B相中,半径较小的Co原子替代半径较大的Fe原子,引起了晶格参数的减小,3d原子的平均间距缩短,平均交换作用增强,使得打破这种耦合更加困难。因此,随着Co含量的提升,R（Fe,Co）B化合物的T提高,磁矩排列有序度随温度升高而降低的速率减小,与磁矩平方成线性关系的自发磁致伸缩同时减弱,负膨胀趋势减弱,晶格声子对热膨胀贡献相对增大。综上,Co含量提高引起了

关键词：烧结Nd-Fe-B永磁材料负热膨胀热膨胀调控自发磁致伸缩中心复合设计响应曲面法

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2：17型稀土—铁锰化合物的磁性及反常热膨胀

2：17型稀土—铁锰化合物的磁性及反常热膨胀

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作者：赵淼天津师范大学

学位级别：硕士

本论文通过X射线衍射方法及各种磁测量手段研究了NdAlFeMn(x=1，2，3，4，5)和ErAlFeMn(x=1，2，3，4，6，8)化合物的结构、磁性和热膨胀性质，分析了Mn替代对RFe化合物的结构参数、居里温度、自发磁化强度和热膨胀性质的影响，并且对Nd... 详细信息

本论文通过X射线衍射方法及各种磁测量手段研究了NdAlFeMn(x=1，2，3，4，5)和ErAlFeMn(x=1，2，3，4，6，8)化合物的结构、磁性和热膨胀性质，分析了Mn替代对RFe化合物的结构参数、居里温度、自发磁化强度和热膨胀性质的影响，并且对NdAlFeMn和ErAlFeMn化合物的自发磁致伸缩进行了讨论。对电弧炉熔炼的具有六角相ThNi型结构的GdFe化合物，在1050℃的退火条件下使之转变为菱方相ThZn型结构。采用X-射线衍射及磁测量手段研究了这两种相结构的GdFe化合物。研究表明在NdAlFeMn和ErAlFeMn化合物中存在着较强的、各向异性的、正的自发磁致伸缩。Mn替代导致化合物的自发磁化强度和居里温度急剧下降，并使化合物的磁晶各向异性发生显著改变。当化合物的磁晶各向异性发生由易面到易轴的转变时，其自发磁致伸缩有所增强。NdAlFeMn化合物在282-342K的温度范围内表现出良好的因瓦性质，其热膨胀系数与现在广泛使用的因瓦合金在同一个数量级上(约为10／K)，具有良好的应用前景。用振动样品磁强计较精确地测定出GdFe化合物中Gd次晶格的磁矩及Fe次晶格的磁矩。对GdFe化合物磁性研究表明这两种结构的居里温度相差不大，说明R-T交换作用比T-T交换作用要弱很多。

关键词： Nd2AlFe16-xMnx化合物 Er2AlFe16-xMnx化合物 Gd2Fe17化合物磁矩自发磁致伸缩反常热膨胀

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