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稀土过渡族金属间化合物是具有广泛研究价值的一类永磁材料。3∶29型化合物在较宽的温度范围内具有非常优异的磁性能,因此被看做一种非常有潜力的稀土永磁材料的可能性而受到广泛关注。以往对R3(T,M)29化合物的研究主要集中在Fe,Co基化合物,从来没有涉及到Ni元素方面的内容,而且到目前为止还没有含有Ni元素的3∶29化合物或者以Ni元素作为替代元素的相关报道。本文以X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和超导量子干涉仪(SQUID)等测量等手段研究了Dy3Fe29-xVx(x=1.0,1.3,2.0,2.5,3.0,3.5),Dy3Fe29-xNixV1.3(x=0.0,0.5,1.0,1.5,2.0)和Dy3-xNdxFe27.7V1.3(x=0.0,0.5,1.0,2.0,2.5)化合物的结构和磁性。另外用同样方法研究了Gd5Si4-xInx(x=0.0,0.5,0.8,1.2)化合物的磁热效应。
Dy3Fe29-xVx(1≤x≤3.5)化合物的室温X射线衍射谱和热磁曲线结果显示,当1.3≤x≤2.5时化合物均为Nd3(Fe,Ti)29型结构,属于A2/m空间群,其晶胞体积V随着x的增加而略微变大。当x≤1.0或x≥3.0时,化合物具有Th2Ni17型结构(空间群为P63/mmc)。在室温下所有3∶29相化合物都呈现面磁晶各向异性。M-B测量显示,饱和磁化强度Ms和磁晶各向异性场Bα都随V含量的增加而增加。经计算发现,随V含量的增加,各向异性常数K1先减小后增大,K2则相反。
Dy3Fe29-xNixV1.3(0.0≤x≤2.0)化合物的X射线衍射谱和热磁曲线结果表明,x≤1.5时化合物均为Nd3(Fe,Ti)29型结构,属于具有A2/m空间群的单斜晶系。晶格常数和晶胞体积都随Ni含量的增加而略微变小。磁场取向样品的X射线衍射谱表明,所有样品在室温下都呈现面磁晶各向异性。
M-B测量结果表明,当Ni含量x从0逐渐增加时,其饱和磁化强度Ms也逐渐增加,当x=1.5时开始减小。x=0.0-0.5时,同一个化合物在5 K至200 K时Ms逐渐增加,然后降低。而x=1.0-1.5样品在5 K至293 K的温度范围内Ms则一直增加。Ba在0.0≤x≤1.0时增加,1.0<x≤1.5时则减小。K1在0.0≤x≤0.5时减小,0.5<x≤1.5时增加,K2则相反。
对Dy3-x NdxFe27.7V1.3(x=0.5,1.0,2.0,2.5)化合物在1273 K和1373 K两种热处理温度下的成相情况的研究可以给出如下结论:
(1)要想得到Nd3(Fe,Ti)29型结构,Dy3Fe27.7V1.3的退火温度不得大于1373 K。
(2)Nd替代量较少,重稀土含量较多时易成六角的Th2Ni17结构。而Nd含量变高(x≥2)时则成菱形的Th2Zn17结构。即重稀土的R2T17化合物为Th2Ni17结构,轻稀土的R2T17化合物为Th2Zn17结构。
(3)Nd3Fe27.7V1.3的退火温度至少在1373 K以上才有可能得到Nd3(Fe,Ti)29型结构。
Gd5Si4-xInx(x=0.0,0.5,0.8,1.2)合金的室温X射线衍射谱表明,Gd5Si4-xInx(x=0.0,0.5,0.8,1.2)合金的晶体结构均为正交型Gd5Si4结构,且三元合金中还含有少量的六角Gd5Si3(PDF卡号:24-1288)杂相。
磁性及磁热效应研究结果表明,Gd5Si4-xInx化合物的居里温度随着In含量的增加呈逐渐降低,从x=0.0时的345 K降到x=1.2时的326 K;在0~1.5 T外加变化磁场下,等温磁熵变分别为2.9,0.8,0.6,0.6 J/(kgK)。