AlFeCuCoNiCrTi_x高熵合金的退火组织及硬度变化

利用XRD、SEM和DSC方法研究了AlFeCuCoNiCrTix(x=0、0.5、1)高熵合金退火态的微观组织、相结构以及相转变,同时利用洛氏硬度仪测量了各退火温度下的硬度变化.结果表明,随着退火温度的逐渐升高,TiO合金的相组成大约在636℃以后会逐渐由原来的fcc+bcc结构变为fcc1+fcc2+bcc结构,其硬度在636℃会略微增加,在636～1112℃之间下降明显,在1112℃以后基本维持不变;对于Ti0.5合金,退火时其相组成基本没有影响,一直保持fcc+bcc1+bcc2的结构,其硬度在607℃会略微增加,在607～1092℃之间下降明显,在1092℃以后基本维持不变;而对于Til舍金,当退火温度达到800℃时,会有Fe2Ti型的Laves相析出,这有助于提高材料的硬度,当退火温度达到1200℃时,其硬度可以提高到51.3HRC.     

Cr取代亚铁磁性Mn_2Sb_(0.95)In_(0.05)合金的磁及磁热性能

磁制冷是一种利用材料的磁热效应进行制冷的新型制冷技术,相比于传统气体压缩制冷,因其绿色环保、高效节能等优点而备受关注。在众多磁相变合金材料中,人们对Mn_2Sb基亚铁磁相变合金研究甚少。文章研究了Cr取代Mn后亚铁磁性Mn_(2-x)Cr_xSb_(0.95)In_(0.05)(x=0.05,0.09,0.13)合金的磁性和磁热性能。室温XRD数据表明合金在室温附近以四角Cu_2Sb型结构为主相。由于反铁磁中有高磁响应,因此从XRD图谱中能观察到少量的铁磁MnSb杂相。随着温度的降低,在这些合金中,发生了亚铁磁到反铁磁的一级磁致弹性转变。同时,在亚铁磁区域观察到两个自旋重新取向转变。由于反铁磁-亚铁磁的转变过程中磁化强度突变,使得在Mn_(1.91)Cr_(0.09)Sb_(0.95)In_(0.05)合金中在0~10 k Oe的磁场变化中获得高达1.63 J/kg·K的大磁熵变。目前的研究可能有助于研究和开发新的磁性冷材料。     

Al_xCoCrFeNiCu_2高熵合金的组织结构及力学性能

采用真空电弧熔炼技术制备出不同Al含量的AlxCo Cr Fe Ni Cu2的高熵合金,研究Al含量对该高熵合金的微观组织及力学性能的影响。结果表明,该铸态高熵合金合金具有简单的bcc相固溶体结构及fcc相固溶体结构。AlxCo Cr Fe Ni Cu2(x=1,2和3)合金中fcc相固溶体的含量在增加;当x=4,5时,合金中bcc相固溶体的含量增加。合金的硬度随着Al元素的增加而提高。制备出的5种合金中Al4Co Cr Fe Ni Cu2硬度值最高。Al3Co Cr Fe Ni Cu2高熵合金具有较高的屈服强度和断裂强度。     

机械合金化Fe-Ni粉末的相结构

使用XRD和Moessbauer等方法，研究了在Ar气氛下机械合金化Fe—Ni粉末相结构的变化．结果表明，在机械合金化Fe64-Ni36粉末过程中，fcc相的数量随着球磨时间的增加先增加然后减少，与加乙醇球磨Fe64-Ni36的情形相同．当Ni的含量(原子分数)大于50％时，有fcc相、顺磁相和FeNi3形成，当Ni的含量低于50％时，bcc相的数量随着Ni含量减少而增加．Moessbauer谱的结果表明，因球磨时间或Fe、Ni比例的不同，Fe—Ni球磨粉末固溶体具有不同结构的原子配比。     

C掺杂对La-Fe-Si合金中NaZn13型相形成及磁热性能的影响

通过熔体快淬方法制备了LaFe11.5Si1.5Cx(x=0,0.1,0.2,0.3)系合金的快淬条带。采用X射线衍射分析仪、振动样品磁强计研究了C掺杂对La-Fe-Si合金在凝固过程以及随后热处理过程中的NaZn13型相形成及磁热性能的影响。结果表明:适量的C掺杂有利于凝固过程中NaZn13立方结构型的La(Fe,Si)13相的形成;C掺杂能有效地提高La(Fe,Si)13相的居里温度,当C含量由0增加到0.3时,合金的居里温度由210K升高到262K。合金居里温度的升高是由于掺杂的C原子占据了La(Fe,Si)13相中的间隙位置,使La(Fe,Si)13相晶格膨胀,Fe-Fe原子间铁磁交互作用增强。当C掺杂含量为0.2时,La-Fe-Si-C合金在1273K热处理2h时获得了最佳综合磁热性能,其居里温度(TC)为255K,最大等温磁熵变(ΔSM)为9.45J/(kg·K)(1.5T)。     

镧系元素(Eu,Ho和Er)掺杂对BiFeO3粉末晶格结构的影响

采用Sol-gel法制备出Bi1-xLnxFeO3(BLnF;x=0、0.05、0.10、0.15、0.20;Ln=Eu,Ho和Er)系列粉末,利用XRD分析了其晶格结构.结合容忍因子的变化分析了3种元素掺杂对BiFeO3晶格结构的影响规律,以及掺杂离子半径变化对BiFeO3晶格结构的影响趋势.结果表明,在450～550℃烧结可以得到纯相的BiFeO3粉末,烧结温度过高.容易形成Bi2Fe4O9杂相;掺杂量增加,晶格参数减小;掺杂离子半径减小,晶格参数减小;Eu、Ho和Er元素掺杂量低于0.10时,可以得到纯相的BLnF,掺杂量超过0.10后,晶格结构的稳定性变差,容易形成杂相.     

双钙钛矿氧化物Pr(2-x)Tbx CoMnO6(x=0.00,0.05,0.10)的磁性研究

利用传统高温固相反应法制备了钙钛矿钴氧化物Pr_(2-x)Tb_xCoMnO_6(x=0.00,0.05,0.10)系列多晶样品,通过样品的XRD谱线、磁化强度随温度、外加磁场的变化曲线(M-T、M-H)等对样品的晶体结构和磁性进行了研究.结果表明:系列样品Pr_(2-x)Tb_xCoMnO_6(x=0.00,0.05,0.10)呈现良好的单相性,空间点群为P2_1/n;由于Co~(2+)与Mn~(4+)之间的铁磁超交换相互作用和少量无序的Co~(3+)与Mn~(3+)之间的铁磁超交换相互作用,3个样品均出现两个铁磁转变点(T_(C1)和T_(C2)),观察到系列样品存在类Griffiths相,温度TT_G则为纯顺磁态;在T_(C2)-T_G之间属于顺磁-铁磁共存状态;在低温区(TT_N时),铁磁态与反铁磁态相互竞争,出现了自旋团簇玻璃行为;随着Tb的掺杂,T_(C1)、T_(C2)、T_N和T_G均下降。在测量温区内,随着温度的降低,3个样品均先后经历了纯顺磁态、顺磁-铁磁共存态、铁磁-反铁磁相互竞争的过程。     

γ-Fe-Mn-Al-Cr-Si系合金Néel温度与合金成分的关系

合金元素对γ-Fe-Mn 合金反铁磁转变的影响的研究还较少,主要是对加入3d 电子未满的过渡族元素如 Ni、Co 等的影响作过一些研究,而非过渡族元素对其反铁磁转变行为的影响还很少报道。我们曾探讨过 Al、Si 对γ-Fe-Mn 合金的 Néel 温度(T_N)及物理性能反常变化的作用~([1,2])。γ-Fe-Mn 合金是与 Cr 相似的巡游电子反铁磁性合金,(?)的反铁磁性结构可描述为波数稍小于2π/a的一个自旋密度驻波,故 Cr 虽属3d 电子未     

Ti-V合金及其氢化物结构的研究

介绍了3种组成的Ti-V合金(Ti0.76V0.24、Ti0.51V0.49和Ti0.25V0.75)及其氢化物的晶体结构确定方法.通过XRD分析和理论计算,确定这3种合金为bcc结构,它们的纯β相氢化物是fcc结构,并测得了这两类结构的晶胞参数.研究发现,Ti-V合金吸氢性能比金属V有所改善,H原子数与合金原子数之和的比大于1.0才能发生α相氢化物向β相氢化物的转变.     

Zr_(1-x)T_xMn_(0.6)Ni_(1.4)(T=Ti,V)合金的晶体结构和贮氢特性

本文研究了Zr_(1-x)T_xMn_(0.6)Ni_(1.4)(T=Ti,V;x=0,0.1,0.2,0.4,0.6)合金的晶体结构和贮氢特性。这种合金的晶体结构属于Laves相的六方结构,空间群为P6_3/mmc。用Ti和V原子替代部分Zr原子后,六方结构的晶格常数变小。六方结构晶格常数的变小致使合金的氢平衡分解压随着Ti和V原子含量的增加而升高。     

AlCoCrNiSi_x高熵合金微观组织结构与力学性能

通过XRD,SEM,EDS分析和显微硬度测试,系统研究了Si含量对AlCoCrNiSix高熵合金铸态组织的相结构变化、微观组织形貌特征和力学性能。结果表明:随Si含量的增加,合金相结构由单一的bcc1固溶体结构逐步转化为bcc1+bcc2结构共存,其中bcc1为AlNi基的固溶体,bcc2为CrSi固溶体。随Si含量的增加,合金的铸态组织由枝晶形态向胞状形态转变。微观组织中Al,Ni主要存在于枝晶内,Si则偏析于枝晶间。Si具有显著提高合金硬度的作用,硬度最大值达到HV991。     

Mg掺杂AlN的磁性

采用基于密度泛函理论(Density function theory,DFT)的第一性原理方法,计算研究了AlN中掺杂Mg后的电子结构和磁性。我们从理论上给出了AlN∶Mg的晶体结构参数和电子结构,计算了铁磁相和反铁磁相的总能,发现AlN∶Mg具有半金属特性,并且其铁磁相更稳定。我们通过分析比较AlN和AlN∶Mg的电子结构,解释了非磁性杂质Mg掺杂在AlN中产生磁性的原因是Mg取代Al后,会在自旋向下的价带顶部引入空穴,导致费米能级移入价带中,从而使自旋向上和自旋向下的态密度产生不对称的分布,从而导致材料中有净磁矩。另外,通过比较AlN∶Mg的多种构型的形成能,发现在纤锌矿结构AlN中掺入Mg比较容易实现,在闪锌矿结构中次之,但对于其它几何构型,由于形成能太高,Mg很难掺入到材料中。这种材料可作为制备非磁性掺杂的半导体自旋电子器件的备选材料。     

Ca掺杂双钙钛矿锰氧化物La2NiMnO6的物性研究

通过磁化强度随温度变化曲线(M-T)和等温磁化曲线(M-H)可判定随着Ca的掺杂,系统的铁磁性减弱、反铁磁性增强;两样品的磁滞回线和2 K下磁滞回线的放大图可以说明Ca的掺杂对系统反位无序度的影响不大,但会导致系统的反相边界增加,反铁磁耦合增强;磁化率倒数随温度变化曲线χ~(-1)-T向上背离C-W定律,掺Ca后向上背离更明显,说明Ca掺杂增强了长程铁磁有序;最后我们讨论了系统磁熵和电性变化,同时阐述了Ca的掺杂使系统经历了弱一级相变。     

快淬和退火对Fe_(83)Ga_(17)Ce_(0.8)合金结构和磁致伸缩性能的影响

采用电弧熔炼法制备了稀土Ce掺杂的Fe83Ga17Ce0.8铸态合金,然后对其进行快淬处理,获得Fe83Ga17Ce0.8快淬态合金,最后对Fe83Ga17Ce0.8快淬态合金在1 223K下进行退火热处理5h。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜及能谱仪(SEM/EDS)和磁致伸缩测试方法研究了快淬和退火对合金结构和磁致伸缩性能的影响。结果表明,Fe83Ga17Ce0.8铸态合金由bcc结构的Fe(Ga)相和少量的CeFe2第二相组成。Fe83Ga17Ce0.8快淬态合金除了含有大量的Fe(Ga)相和少量的CeFe2相外,合金中还出现了非对称DO3结构的Fe3Ga相。Fe83Ga17Ce0.8快淬态合金经退火热处理后,合金中的CeFe2相转化为贫稀土Ce2Fe17相。在外磁场为557kA/m时,Fe83Ga17Ce0.8快淬态合金的磁致伸缩系数(3.82×10-4)明显大于铸态合金(3.56×10-4)和退火态合金(1.82×10-4)的磁致伸缩系数。     

Ti_(10)V_(83-x)Fe_6ZrMn_x(x=0～6)合金的微观结构和储氢性能

采用磁悬浮感应熔炼方法制备了Ti_(10)V_(83-x)Fe_6ZrMn_x(x=0、2、4、6)储氢合金,系统研究了Mn含量对合金微观结构和储氢特性的影响.XRD及SEM分析表明,无Mn合金(x=0)具有体心立方(bcc)结构的Ti-V基固溶体单相结构,而含Mn合金(x=2～6)均由bcc主相和C14型Laves第二相组成;随着Mn含量的增加,合金bcc主相的晶格常数和晶胞体积逐渐减小.储氢性能测试表明:该系列合金的吸氢动力学性能较好,在室温和4MPa初始氢压条件下,含Mn合金无需氢化孕育期就能快速吸氢;随着Mn含量的增加,合金的P-C-T放氢平台倾斜度逐渐减小,333K放氢平台压力先增后减,并在x=4达到最高;但合金的室温吸氢容量和333K有效放氢容量随Mn含量的增加而逐渐降低.     

流变相反应法合成Zn_(1-x)Co_xO室温稀磁半导体

利用流变相反应法制备得到Zn1-xCoxO(x=0.02、0.04、0.06、0.08)稀磁半导体材料。X射线衍射分析,发现Co的掺杂并未改变ZnO的纤锌矿结构,并没有杂质相的生成,衍射峰的峰位随着Co掺杂向高角度移动,Co已进入ZnO晶格。电镜及吸收光谱进一步表明样品中没有第二相的出现,Co2+成功掺入ZnO晶格。采用超导量子干涉磁强仪测量Zn0.96Co0.04O的磁性,样品在300K存在明显的磁饱和现象和磁滞回线,表明具有室温下铁磁性,其磁性来源可以用束缚磁极化子(BMPs)模型解释。     

等温退火对Alnico8合金微观结构的影响

利用透射电镜(TEM)和X射线小角衍射技术(SAXS)研究了磁场等温退火工艺参数对Alnico8合金的微观组织的影响,样本的晶格结构清晰可见。结果表明,在等温退火阶段Alnico8合金通过调幅分解形成两相结构,棒状的铁磁相(1α相)粒子高度有序地弥散在弱磁性相(2α相)当中。其中,1α相的平均长度由SAXS测得,并与TEM照片数据进行了验证比对。本文着重研究了1α相粒子平均长度随等温退火处理的温度及时间参数的改变规律,结果显示样本的磁性能与其微观结构有一定相关性。     

Al掺杂NdFeO_3体系的晶体结构精修与磁特性研究

利用固相反应法制备了Al掺杂的NdFe1-xAlxO3系列化合物。通过X射线粉末衍射和结构精修分析发现,随着Al掺杂量的增加,样品晶胞参数变小,晶胞内Fe—O键长、Fe—O—Fe键角也发生了很大程度的改变,并且在a、b、c方向上存在不同的变化规律。Al掺杂导致样品结构上的改变对其磁学性质具有重要影响。磁测量结果表明,随着Al掺杂量的增加,由dzyaloshinsky-moriya(D-M)相互作用导致的宏观磁性逐渐减弱;由Nd离子磁晶格与Fe离子磁晶格耦合作用导致的体系自旋重取向相变温度向低温方向移动,样品的饱和磁化强度随着Al掺入浓度的增加呈减小趋势。表明Fe位非磁性元素Al的掺入,使得样品内部由D-M相互作用所引起的倾角反铁磁结构受到了明显的调制。     

金属Pt的电子结构和物理性质

依据纯金属单原子理论(OA)确定了面心立方结构(fcc)金属Pt的电子结构为[Xe](5dn)6.48(5dc)2.02-(6sc)1.48(6sf)0.02,由这种电子结构计算的晶格常数、结合能等与实验值很符合,并与第一原理方法计算的结果较符合,在此基础上初步解释了金属Pt的电子结构与其催化性能的关系,通过计算得到了fcc金属Pt的势能曲线、热膨胀系数、晶格常数、比热、焓和Gibbs能随温度变化的曲线.     

金属基外延石墨烯相图非谐效应探讨

考虑到原子的非简谐振动,建立了物理模型,应用固体物理理论和方法,研究了金属基外延石墨烯电子系统的可能状态和相图,并以钨基底上的外延石墨烯为例,探讨了原子非谐振动和电子排斥作用对相图的影响。结果表明,(1)金属基外延石墨烯电子系统有3种可能相:自旋波状态(BC)的反铁磁相、电荷密度态(BZ)的顺磁相和半金属态(PM)的半金属相;(2)外延石墨烯呈现的相,取决于石墨烯中原子内部电子关联U和原子间电子关联G的变化。对钨基外延石墨烯而言,当U=0.332 84 eV和G=0.119 04 eV时,会出现半金属相、反铁磁相、顺磁相三相共存;(3)原子的非简谐振动对金属基外延石墨烯的相图有重要的影响。不考虑原子非简谐振动时,外延石墨烯的相变曲线与温度无关;而考虑原子非简谐振动后,相变曲线不仅与温度有关,而且对发生相变的条件要求更高:原子内部电子关联U要更强。温度愈高,发生半金属-反铁磁-顺磁相变愈难,原子非简谐振动效应愈显著。