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轻重稀土混合的R1-x R'xCo2化合物的结构和磁相关性能研究

轻重稀土混合的R1-x R'xCo2化合物的结构和磁相关性能研究

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作者：陈旺桂林电子科技大学

学位级别：硕士

具有Laves相的稀土-过渡族金属间化合物在磁热、磁致伸缩等方面表现出优异的性能。本文主要对同时存在轻重两种稀土的PrDyCo、NdGdCo、SmDyCo及NdDyCo进行了研究,并分别与Dy CoCr和PrDyNi进行了对比研究。分别采用甩带急冷和氩弧熔炼的... 详细信息

具有Laves相的稀土-过渡族金属间化合物在磁热、磁致伸缩等方面表现出优异的性能。本文主要对同时存在轻重两种稀土的PrDyCo、NdGdCo、SmDyCo及NdDyCo进行了研究,并分别与Dy CoCr和PrDyNi进行了对比研究。分别采用甩带急冷和氩弧熔炼的方法制得上述样品。借助现代先进的技术手段对上述化合物的晶体结构、物相和磁性能进行了表征。在对PrDyCo化合物的研究中发现,Dy取代Pr导致化合物衍射峰角度向高角度偏移且居里温度也有所增加。此外,Pr和Dy的相互取代导致化合物出现许多反常的物理现象:在被认为是软磁材料的rco化合物中发现较大的硬磁性能;化合物的等温磁化曲线出现交叉现象,进而导致其磁熵变曲线出现正负突变及双峰值的出现。而PrDyCo和PrDyCo两个样品的变温XRD测量结果表明化合物晶体结构并没有发生改变,而随温度升高发生晶格膨胀。此外对比实验的PrDyNi并未表现出低温硬磁性能。在对NdGdCo化合物的研究中发现,重稀土Gd取代轻稀土Nd导致化合物的晶格常数减小,居里温度呈线性增加。在临界点x=0.4时,样品磁性能发生突变,在10 K温度下出现2200 Oe的矫顽力。化合物整体上的磁热性能并不是十分优异,这是因为该系列化合物均为二级相转变材料。但是化合物的居里温度由x=0.2的156.2K提高至x=0.8的340.1 K,且化合物具有很宽的工作温区。在对SmDyCo化合物研究中发现,Sm和Dy的相互取代在很大程度上可以增强化合物的硬磁性能。SmDyCo和SmDyCo分别具有最大的矫顽力和最高的最大磁能积。此外,化合物的磁滞回线具有良好的方形度,其剩磁比最高可达0.97。另外还对SmDyCo的磁热效应进行了表征,该化合物具有一级相转变,在5 T磁场下的最大磁熵变(-ΔS)值和相对制冷量(RCP)值分别为4.75J/kg K和143.69 J/kg。对NdDyCo的研究同样发现轻重稀土的相互取代同样能够引起化合物矫顽力的增强,发现化合物的矫顽力在x=0.4时具有最大的矫顽力,此外化合物的剩磁比均在0.6以上。而与之对比的Dy CoCr化合物的矫顽力提升不是很明显,该系列化合物的剩磁比最高也只有0.53。本研究为开发rco稀土-过渡族金属间化合物的硬磁性能及磁热等性能提供了详实的实验数据和理论依据。

关键词： rco2化合物轻重混合稀土矫顽力硬磁磁热效应

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(Nd，Dy，Ho)Co2相关化合物的结构和磁相关性能研究

(Nd，Dy，Ho)Co2相关化合物的结构和磁相关性能研究

引用

作者：熊家才桂林电子科技大学

学位级别：硕士

本文主要研究了(Nd,Dy,Ho)Co相关化合物的结构和磁相关性能,利用电弧熔炼的方法制备出Nd CoMn、Dy CoGe、Dy CoCr和Ho CoB化合物。通过XRD和Fullprof精修的方法表征和分析它们的晶体结构,使用PPMS测试它们的磁性能。使用HP8722ES微波矢... 详细信息

本文主要研究了(Nd,Dy,Ho)Co相关化合物的结构和磁相关性能,利用电弧熔炼的方法制备出Nd CoMn、Dy CoGe、Dy CoCr和Ho CoB化合物。通过XRD和Fullprof精修的方法表征和分析它们的晶体结构,使用PPMS测试它们的磁性能。使用HP8722ES微波矢量网络分析仪测试Dy Co和Ho Co化合物的吸波性能。XRD实验结果表明Nd CoMn(x=0.0-0.5)化合物具有很好的单相结构,随着x含量的增加,它们的晶格常数、晶胞体积和居里温度(T)逐渐增加。T从102 K(x=0.0)增加到202 K(x=0.5)进一步接近于室温。所有化合物都是二级相转变材料。虽然,Nd CoMn化合物的磁熵变(ΔS)值随Mn成分的增加有所降低,但是它们的工作温度区间比Nd Co化合物的宽,所以它们的相对制冷量(RCP)比Nd Co化合物的大。由于Mn比较便宜,且Nd CoMn化合物具有更高的T和RCP值,因此在磁制冷技术领域具有潜在研究价值。XRD数据表明,Ge和Cr只能少量的固溶在Dy Co化合物中。随着Ge含量的增加,Dy CoGe化合物的T从151 K(x=0.0)增加到179 K(x=0.2)。Cr的替代对T的影响不大,但是和Dy Co相比,Dy CoCr化合物的T值有所降低。10 K下的磁滞回线表明,Dy CoGe和Dy CoCr化合物都具有一定的矫顽力(H),且随着x含量的增加呈线性的增加。Arrott曲线表明,Dy CoGe和Dy CoCr化合物都发生了一级相转变到二级相转变的跃迁;值得一提的是,当x=0.05时Dy CoGe化合物仍然保持了一级相转变的特征。虽然,它们的ΔS值有所降低,但是它们具有较宽的工作温度区间,从而具有较大的RCP值在磁制冷领域也具有潜在研究价值。对Ho CoB(x=0.0-0.2)化合物的研究表明,间隙原子B只能微量掺杂到Ho Co化合物中。Ho CoB化合物的等温磁化曲线在T附近呈S的形状,表明它们在磁场的诱导下发生了顺磁性到铁磁性的转变。所有化合物仍然保持了一级相转变的特征。B掺杂后Ho CoB化合物仍然具有较大的ΔS。在1 T的磁场下,Ho CoB(x=0.0-0.15)化合物的ΔS分别为12.9、12.58、10.11和8.07 J/kg·K。表明Ho CoB化合物在低场下磁制冷技术的应用方面具有潜在前景。Dy Co和Ho Co化合物的反射率最小值均小于-10d B(吸收率大于90%),Dy Co化合物的反射率最小值为-18.7d B(吸收率为98.6%)Ho Co化合物的反射率最小值为-29d B(吸收率为99.8%)。Dy Co和Ho Co化合物都具有一定的频宽效果,有可能在吸波材料领域具有潜在研究价值。

关键词：磁性能 rco2化合物晶体结构相转变磁熵变

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