论文部分内容阅读
本文研究了有希望成为下一代稀土永磁材料的3∶29型稀土过渡金属化合物。通过氩弧炉熔炼、氩气氛围退火和室温水淬火三个步骤，制备出多个系列的双稀土、双稳定元素和掺杂Zr元素的3∶29型稀土-铁金属化合物。细致优化了各系列化合物的合成条件，包括退火温度、退火时间和成相范围(各元素含量的配比)。采用中子粉末衍射(TOF和固定波长)和X射线粉末衍射技术对样品的晶体结构进行了分析。利用振动样品磁强计(VSM)对样品的主要磁性能(居里温度Tc和饱和室温下的磁化强度Ms)进行了测量。研究了晶体结构和性能之间的关系。主要研究内容和结果如下：
1.首次系统研究了稀土元素替代对双稀土Nd3-xYxFe27.5T1.5(T=Ti，Mo)、Nd3-xDyxFe27.5T1.5(T=Ti，Ti+Mo)系列化合物的晶体结构和磁性能的影响。各系列样品的晶胞参数a、b、c和晶胞体积V都随着Y或Dy含量的增加而逐渐变小。稳定元素Ti和Mo都进入4i1、4i2和4g三个晶位。在Nd3-xYxFe27.5T1.5(T=Ti，Mo)化合物中，Y原子趋向进入邻近稳定元素Ti、Mo多的2a晶位，而Nd原子趋向进入邻近稳定元素Ti、Mo少的4i晶位。对于Nd3-xYxFe27.5T1.5(T=Ti，Mo)系列化合物，它们的居里温度Tc和饱和磁化强度Ms都随着Y含量增加而略有下降。对于Nd3-xDyxFe275T1.5(T=Ti，Ti+Mo)系列化合物,随着越多的Dy替代Nd，Fe原子间距离dFe-Fe并无明显变化，化合物的居里温度Tc基本不变，而化合物的饱和磁化强度略有下降。
2.首次合成了双稳定元素(R，R)3Fe27.5(T，T)29(T,T=Ti，Mo,Nb)系列金属化合物，并研究了它们的结构和磁学性能。对于Nd2.1Dy0.9Fe27.5Ti1.5-xMox(0.0＜x＜1.5)系列化合物，晶胞参数a、b、c和晶胞体积V随着Mo含量的增加没有明显的变化，稳定元素Ti、Mo进入4i1、4i2和4g三个晶位。随着化合物中Mo含量增加和Ti含量减小，居里温度Tc呈递减的趋势，但饱和磁化强度Ms变化不大。对于Nd3Fe27.5Ti1.5-xNbx系列化合物，在0.0＜x＜0.5的范围内可以得到较纯的3：29相，少量杂相为α-Fe相。稳定元素Nb进入4i1、4i2和4g三个晶位。随着化合物中Nb含量的增加和Ti含量的下降，晶胞参数a、b、c和晶胞体积V呈逐渐上升，居里温度Tc略有增加，而饱和磁化强度随Nb含量的增加变化不大。
3.首次合成了掺杂Zr元素的(Nd，Zr)3(Fe,T)29(T=Ti，Mo)型系列金属化合物。对于(Nd,Zr)3(Fe,Ti)29，当Zr含量x≤0.3时，对于(Nd,Zr)3(Fe,Mo)29，当Zr含量x≤0.5时，化合物主相的晶体结构均为3：29型。Zr元素含量的增大将使3：29成相变得困难。当Zr含量超过这个范围时，其主相变为菱形晶系的Th2Zn17型结构。随着化合物中Zr元素含量的增加，两个系列的样品的晶胞参数a、b、c和晶胞体积V均单调下降。Zr原子进入稀土Nd亚点阵，Zr元素的添加使得Nd3-xZrxFe27.5Ti1.5和Nd3-xZrxFe27.8Mo1.2两个系列化合物的居里温度和饱和磁化强度都有所降低。