Ce掺杂对Fe81Ga15.5A13.5合金微观结构和磁性能的影响

以Fe₈₁Ga_15.5Al_3.5合金为基体向其中掺杂Ce元素，研究(Fe₈₁Ga_15.5Al_3.5)_100-xCe_x(x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0)合金微观结构和磁性能的变化。结果显示：Fe₈₁Ga_15.5Al_3.5合金的晶粒形状为柱状晶，加入Ce元素后，晶粒形状变为树枝晶。少量Ce元素加入时，(Fe₈₁Ga_15.5Al_3.5)_100-xCe_x合金的相结构仍以A2相为主；当x>0.8%时，合金的相结构由A2相和CeCa₂相组成。Ce元素的加入可以改变合金[100]晶向的取向性；合金的晶格常数随着Ce含量的增加而逐渐减小。在扫描电镜下，可以观察到Fe₈₁Ga     

MnFe1-xTixP0.77Ge0.23化合物的结构与磁性

利用高能球磨法和粉末烧结法制备了MnFe_1-xTi_xP_0.77Ge_0.23(x=0.03, 0.04, 0.06, 0.08, 0.09)系列化合物。室温X射线衍射结果表明化合物均呈现Fe₂P型六角结构,随着Ti含量的增加,晶格常数a、b减小,晶格常数c增大,晶胞体积有所增大。变温X射线衍射实验结果表明,MnFe_0.94Ti_0.06P_0.77Ge_0.23化合物在305～350 K温度区间内发生铁磁到顺磁的相转变,存在磁弹耦合现象。MnFe_1-xTi_xP_0.77Ge_0.23(x=0.03, 0.04, 0.06, 0.08, 0.09)化合物的磁性测量结果表明随着Ti含量增加化合物的居里温度降低,热滞变大,最大等温磁熵变减小。     

Fe2-xCoxZr材料磁热效应的研究

制备了Fe_2-xCo_xZr(x=0.8,0.9和1.0)系列材料并研究了材料的磁热性能,通过X射线衍射分析确定了材料为MgCu₂结构的Laves相,空间群为Fd-3mS。通过GSAS精修确定了材料的晶格常数,发现材料的晶格常数随Co元素含量增加而线性减小。通过麦克斯韦方程计算了材料的磁熵变,磁熵变最大值随Co元素含量的增加而下降。通过Co元素含量的调控可以实现材料居里温度在236～320K之间进行调节。研究发现Fe_2-xCo_xZr材料相变类型均为二级磁相变。Fe_1.2Co_0.8Zr材料在0～3T磁场下磁熵变的最大值为0.27J/kg/K。Fe_2-xCo_xZr材料具有居里温度可调和制冷区间较大的特点,为具有较大应用潜力的无稀土磁致冷剂。     

C含量对增材制造(FeCoCrNi)88-xMo8WNb3Cx高熵合金成型件组织与性能的影响

采用机械合金化方法与增材制造技术制备了(FeCoCrNi)_88-xMo₈WNb₃C_x(x=0.25、0.5、0.75、1、1.5、2、2.5)高熵合金成型件。在明确该高熵合金形成规律的基础上,进一步分析了C含量对其组织和力学性能的影响规律。结果表明：当C含量介于0.25%～2.50%(摩尔分数)之间时,(FeCoCrNi)_88-xMo₈WNb₃C_x高熵合金均由FCC相和M₆C相组成;随着C含量的增加,合金的抗压强度逐渐增加,塑性呈先增大后减小趋势;当C含量为2.00%时,合金的综合力学性能最优,其抗压强度为1 993.4 MPa,断裂应变为31.5%。     

BaTi1-xCexO3陶瓷结构特性与介电性能的实验研究及第一性原理计算

BaTiO₃具有高介低损、廉价环保的优点,但其介电常数在相变温度附近发生非线性变化的特性限制了其在宽温稳定型电容器领域的应用。为改善BaTiO₃的介温特性,本工作利用固相合成法制备BaTi_1-xCe_xO₃(x=0～0.20)陶瓷,在BaTiO₃的B位(Ti位)引入Ce掺杂,通过实验方法研究不同Ce掺杂量对陶瓷相演变、缺陷状态、微观形貌与介电性能的影响规律,并结合第一性原理计算方法探究掺杂改性的作用机理。结果表明：在所有陶瓷样品中,Ce元素均以Ce⁴⁺形式完全进入B位。随着Ce掺杂量的增加,BaTi_1-xCe_xO₃陶瓷的室温结构由四方/赝立方共存结构转变为正交/四方结构,再转变为赝立方相结构。由于Ce⁴⁺与Ti⁴⁺的离子半径差异,Ce掺杂使得陶瓷的晶格常数上升,导致局部晶格畸变与铁电结构长程有序度的降低,引起能带结构、态密度与电...     

反铁磁GdFe2Si2化合物的磁性和低温磁热性能研究(英文)

基于磁性材料相变过程中伴随的磁热效应而发展起来的磁制冷技术因其绿色环保和高效节能等优点而被广泛关注.高性能磁制冷工质材料的探索一直是本领域的研究热点也是难点之一.本文中,我们通过实验研究结合第一性原理计算,对Gd Fe₂Si₂化合物的晶体结构、磁性、磁相变以及低温磁热效应进行了系统研究,结果表明Gd Fe₂Si₂化合物基态为反铁磁且具有大的低温可逆磁热效应.在0–7 T的磁场变化下,其磁制冷参数包括等温磁熵变最大值和制冷能力分别高达30.01 J kg^-1K^-1和328.45 J kg^-1.这些磁制冷参数优于大多数目前已报道的同温区高性能稀土基磁制冷材料,表明反铁磁Gd Fe₂Si₂化合物在低温磁制冷领域同样具有潜在的应用前景.     

黄色荧光粉La3Si6N11∶Ce3+的结构、性能研究及第一性原理计算

运用高温固相法合成掺铈的氮化物荧光粉La₃Si₆N₁₁∶Ce³⁺。采用X射线衍射仪、能谱仪、荧光光谱仪对合成样品的结构、发光性能等进行研究，利用Rietveld方法对其结构精修，并计算了La₃Si₆N₁₁∶Ce³⁺的色坐标、色纯度和色温。结果表明：该荧光粉的色坐标为(0.4165,0.558),落在黄绿光区域，计算得到La_2.82Si₆N₁₁∶Ce_0.18³⁺的色纯度约为92.86%,具有较高的纯度，相关色温为4137K,属于中间色温。通过计算可得掺杂后La₃Si₆N₁₁∶Ce³⁺的带隙值为2.92eV,相对掺杂前略微减少，且La₃Si₆N₁₁∶Ce     

熵工程提高(GeTe)x(AgSb0.5Bi0.5Te2)1-x的热电性能和显微硬度(英文)

作为一种材料基因特性的内禀属性,构型熵是材料基因组中一个新兴的指征因子.设计具有高构型熵的多组元热电材料,可以通过严重的晶格畸变显著降低晶格热导率,并通过提高晶体对称性改善塞贝克系数.然而,高构型熵也造成了载流子迁移率的恶化,从而限制了zT值的改善.本文通过在众所周知的(GeTe)_1-x(AgSbTe₂)_x,即TAGS合金中用Bi取代一半的Sb,设计了(GeTe)_1-x(AgSb_0.5Bi_0.5Te₂)_x,又称TABGS合金,以证明熵工程的有效性.鉴于TAGS合金的载流子平均自由程较低,已接近Mott-Ioffe-Regel极限,进一步的Bi置换和构型熵增加不会再损害载流子迁移率.此外,通过高构型熵抑制菱方-立方相变和降低的载流子浓度有助于大幅提高Seebeck系数.而且, AgSb_0.5Bi_0.5Te₂合金化诱导的多尺度微观结构和减小的声速有效地...     

Tb掺杂双钙钛矿氧化物Pr2CoMnO6的磁热效应

采用高温固相反应法制备双钙钛矿氧化物Pr_(2-x)Tb_xCoMnO₆(x=0,0.05,0.1,0.15)系列陶瓷样品,研究了Tb的掺杂量对Pr₂CoMnO₆样品的居里温度、磁熵变以及磁相变的影响。结果表明:系列样品Pr_(2-x)Tb_xCoMnO₆(x=0,0.05,0.1,0.15)的空间点群为单斜晶系P2₁/n,具有良好的单相性;该组样品均有两个磁转变点(T_C1和T_C2);随着Tb掺杂量的增加T_C1和T_C2均降低下降;在测量温区内,随着温度的降低4个样品均先后经历顺磁态、顺磁-铁磁共存态;该组样品在7 T外加磁场中的最大磁熵变值ΔS_M分别为-1.862、-1.779、-1.768和-1.766 J/(kg·K)。掺杂Tb元素使最大磁熵变值变小,但是拓宽了半高宽温区。结合RCP值可以判断,Pr_1.9Tb_0.1CoMnO₆比其他三个样品更具有作为高温区磁制冷材料的潜能;根据对Arrott曲线、重标定曲线以及Loop曲线的分析,该组样品在此阶段经历了一级相变。     

新型Na5Y(MoO4)4∶Eu3+红色荧光粉的制备和发光性能研究

目前在LED应用领域,高色温、低显指等问题对白光LED(WLED)的实际应用存在限制,制备一种能够有效发出红光的发光材料,对促进WLED的发展具有重大意义。本文采用高温固相法制备了一系列Na₅Y_1-x(MoO₄)₄∶xEu³⁺(x=0.1～0.9)荧光粉,利用X射线粉末衍射仪对样品的物相结构进行研究,XRD测试结果表明,Na₅Y(MoO₄)₄∶Eu³⁺样品的衍射图与纯相Na₅Y(MoO₄)₄完全一致,说明Eu³⁺掺杂对Na₅Y(MoO₄)₄的晶体结构未产生显著改变。使用荧光粉激发光谱与热猝灭分析系统对样品的发光性能进行了表征,结果显示,Na₅Y_1-x(MoO₄)_4<...     

Er-Y-Cr-Si化合物在极低温区的巨低场磁热效应（英文）

高性能低温低场磁热材料在气体液化等领域具有重要的应用前景.本团队通过真空电弧熔炼的方式成功合成了一系列多晶Er_1-xY_xCr₂Si₂(0≤x≤0.8)样品,这些材料表现出巨大的低场磁热效应.其中Cr含量为0.1的样品显示出最好的低场磁热性能以及接近2 K的合适的工作温区.更重要的是,在0-1 T的磁场变化下,该样品的最大磁熵变峰值以及最大绝热温变峰值分别高达19.2 J kg^-1 K^-1和4.3 K.其磁熵变峰值为目前已报道的20 K以下温区合金类磁热材料的最大值.通过Arrott曲线,平均场理论以及约化磁熵变曲线等手段,证明了磁相变特征为二级相变.物理机理分析表明,10%的Y替代导致高达15.9%的磁熵变峰值增强的原因在于替代样品所具有的大饱和磁化强度以及小饱和磁场.     

具有近室温磁热效应的Fe71Mo9P13C7块体非晶态合金

通过Fluxing提纯处理和J-Quenching快速凝固技术相结合的方法成功制备出临界尺寸为1.3 mm的Fe₇₁Mo₉P₁₃C₇块体非晶态合金棒,并对其热力学性能、磁性能和磁热性能进行了研究。结果显示,Fe₇₁Mo₉P₁₃C₇块体非晶态合金的饱和磁化强度为0.55 T;在5 T外加磁场下的最大等温磁熵变值为2.57 J/（kg·K）,制冷能力为305.57 J kg。重要的是Fe₇₁Mo₉P₁₃C₇块体非晶态合金的居里温度为355 K,接近室温,因此有望成为室温磁制冷工质的候选材料。     

超强金属/高熵合金纳米叠层材料:利用相变的尺寸约束效应（英文）

本文通过磁控溅射制备了具有相同组元层厚度(h=5–150 nm)的Cu/Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀和Cu/Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Ni₁₀金属/高熵合金纳米多层膜,对比研究了强约束条件下非等原子比Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀和Fe₅₀Mn₃₀-Co₁₀Ni₁₀高熵合金的相稳定性及其对力学性能的影响.沉积过程中由于组元Cu层的约束与模板效应,组元Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀层在层厚小于25 nm时发生了尺寸驱动的HCP到FCC相变.与此同时,由于堆垛层错可以作为相变的形核质点, Cu/Fe₅₀Mn₃₀     

FeCoZrNbB合金的晶化过程及磁性能

采用单辊快淬法制备Fe_81-xCo_xZr₇Nb₂B₁₀(x = 2, 4, 6) 系非晶合金,并对该系非晶合金进行热处理。利用X射线衍射和振动样品磁强计研究FeCoZrNbB 合金系的晶化过程和磁性能。结果表明,Fe_81-xCo_xZr₇Nb₂B₁₀(x = 2, 4, 6) 系合金在快淬速率为30 m/s时完全形成非晶。Fe₇₉Co₂Zr₇Nb₂B₁₀合金的晶化过程为非晶→非晶+α-Fe→α-Fe + Fe₃Zr + Fe₂Nb_0.4Zr_0.6;Fe₇₇Co₄Zr₇Nb₂B₁₀与Fe₇₅Co₆Zr₇Nb₂B₁₀合金的晶化过程相同为非晶→非晶+α-Fe→ α-Fe + Fe₃Zr →α-Fe + Fe₃Zr + Fe₂Nb_0.4Zr_0.6。Co 含量的增加抑制了退火后α-Fe晶相的形核,并促使Fe 3Zr化合物更易析出。Fe_81-xCo_xZr₇Nb₂B₁₀(x = 2, 4, 6) 合金的比饱和磁化强度( M_s) 和矫顽力 ( H_c) 随退火温度的变化趋势相同。530℃ 之前退火,随退火温度的升高M s增加并不明显 ; 530℃之后退火,M_s迅速上升。530℃ 退火,H_c达到最小值;高于530℃ 退火,H_c随退火温度的升高而增加。      

纳米Fe3O4及Fe3O4-SrFe12O19吸波复合材料的制备及性能

采用共沉淀法成功制备出具有超顺磁性的纳米Fe₃O₄, 并将Fe₃O₄与SrFe₁₂O₁₉复合制成复合吸波材料Fe₃O₄-SrFe₁₂O₁₉, 利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪(PNA)对产物的物相、显微结构、磁性能和吸波性能进行了表征与分析。结果表明, 当Fe₃O₄与SrFe₁₂O₁₉质量比为1∶0.3时, Fe₃O₄-SrFe₁₂O₁₉饱和磁化强度为11.1 emu·g^-1, 矫顽力0.86 Oe, 剩余磁化强度0.08 emu·g^-1, 其吸波性能最佳, 最大吸收峰值为-17.7 dB,-5 dB频宽为1.3 GHz, 较Fe₃O₄和 SrFe₁₂O₁₉的最大吸收峰值分别提高247%和185%, 频带分别拓宽1.12 GHz和0.40 GHz。     

Al掺杂对Fe81Ga19合金相结构和磁致伸缩性能的影响

实验选取非自耗真空电弧炉熔炼合金锭,并对合金的相结构及磁致伸缩性能进行研究。研究结果表明,在Fe-Ga合金中掺入Al元素来替代Ga元素的占位后,Fe₈₁Ga_19-xAl_x合金仍然以A2相为主,其基本结构为α-Fe体心立方结构,晶粒由之前细长的不规则多边形变为长条状的柱状晶,并且柱状晶的取向性显著增强;当x=3.5时合金的饱和磁致伸缩值为202×10^-6,约为x=0时的4倍。磁致伸缩性能的提高主要归因于掺Al后Fe-Ga合金的A2相沿[100]的择优取向以及Al原子进入Fe-Ga合金晶格引起的晶格畸变。     

Fe3O4磁性导体表面磁控溅射NdCoCr薄膜组织和磁性分析

采用磁控溅射工艺,以Fe₃O₄磁性导体作为基底材料在其表面制得Nd Co Cr合金薄膜,分析了加入不同比例Co的情况下制得的Nd-Co非晶薄膜垂直磁各向异性(PMA)性能及其磁畴特征,同时对退火态薄膜组织相成分和磁性进行研究。结果表明:本实验制得了具有非晶形态的薄膜结构,当薄膜内的Co含量增加后,形成了强度更高的Fe₃O₄衍射峰。当Co含量逐渐增大后,M_s发生了不断增强。初始薄膜K_eff表现为随Co含量增大而提高。Co含量为4%试样MFM图像上形成了明暗相间条纹。通过MFM方法测试得到的ΔΦr曲线表现为与Ku曲线形状具有明显相似性,都在Co含量为6%位置处达到最大值。各退火态试样中都形成了Nd₄Co₃、Nd₂Co₁₇、Nd Co Cr₂。当薄膜内析出Nd Co Cr₅与Nd₂Co₇纳米晶后,获得了更大矫顽力,当Co含量大于4%时,退火态薄膜形成了较低的矫顽力。     

La0.7-xNdxBa0.3MnO3纳米颗粒的居里温度与磁热效应

用溶胶-凝胶法制备了La0.7-xNdxBa0.3MnO3(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25)多晶纳米颗粒,用XRD分析其相结构并计算晶格常数,用VSM测量样品的磁性能并计算磁熵变和居里温度.结果表明,La-Ba-Mn-O系列中适当的Nd掺杂可调整材料的居里温度至室温附近并有效提高其磁熵变.文中对于Nd掺杂对居里温度和磁熵变影响的机理进行了定性的分析.     

铈元素的添加对金属间化合物La0.8Ce0.2Fe13-xSix（x=1.6，1.4，1.2）的晶体结构、巡游电子转变特性和等温磁熵变的影响

定性地说明了在金属间化合物La0.8Ce0.2Fe11.4Si1.6中用少量Ce代替La，可以增加合金体系ac/b^2的值和临界磁场Bc（T），降低合金体系顺磁态和铁磁态间的能垒，增强IEMT特性，并使该化合物在居里温度处低磁场下的磁化系数发生了剧烈的变化。上述原因使化合物La0.8Ce0.2Fe11.4Si1.6在居里温度附近获得了巨大的等温磁熵变。此化合物在1T的低磁场下居里温度Tc～186K附近的最大等温磁熵变为74．79J（kg·K）。     

退火温度对CoCrCu0.5FeTi0.5Alx高熵合金微观组织与耐腐蚀性能的影响

为了研究不同退火温度对CoCrCu_0.5FeTi_0.5Al_x高熵合金性能的影响,通过真空电弧熔炼CoCrCu_0.5FeTi_0.5Al_x(x=0、0.4、0.8)高熵合金并使用真空管式炉进行600,800,1 000℃退火实验。使用XRD测试合金的晶体结构,采用SEM观察合金微观组织,利用维氏显微硬度计和电化学工作站测试高熵合金的显微硬度和耐腐蚀性能。结果表明,退火后的高熵合金出现新的Laves相,合金相主要由FCC、BCC和Laves相混合组成。在CoCrCu_0.5FeTi_0.5Al_x(x=0、0.4、0.8)高熵合金中,x=0.4的硬度在600℃退火状态下达到最大值为883.15HV。1 000℃退火下的CoCrCu_0.5FeTi_0.5Al_0.4耐腐蚀性能达到最优,腐蚀电压和腐蚀电流密度分别为-0.396 V和6.800×1...