【摘 要】
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高熵合金是活跃的研究热点之一,由于2:17型稀土-过渡族金属间化合物磁性能具有熵可调性,将高熵概念引入2:17型重稀土-过渡族金属间化合物,设计多主元化的高熵金属间化合物,可以改善金属间化合物的物理性能。本文将2:17型稀土-过渡族金属间化合物高熵化,分别以Gd2Co17和Gd2Fe17为基体,通过将金属晶位或稀土晶位进行多种组元等原子比设计,获得2:17型稀土-过渡族高熵金属间化合物,并对其晶体
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高熵合金是活跃的研究热点之一,由于2:17型稀土-过渡族金属间化合物磁性能具有熵可调性,将高熵概念引入2:17型重稀土-过渡族金属间化合物,设计多主元化的高熵金属间化合物,可以改善金属间化合物的物理性能。本文将2:17型稀土-过渡族金属间化合物高熵化,分别以Gd2Co17和Gd2Fe17为基体,通过将金属晶位或稀土晶位进行多种组元等原子比设计,获得2:17型稀土-过渡族高熵金属间化合物,并对其晶体结构和磁性能进行研究。本文采用非自耗真空电弧炉在高纯氩气氛围下制备Gd2（Co,T1,…,Tn）17、（Gd,R1,…,Rn）2Co17和（Gd,R1,…,Rn）2Fe17三个体系的样品。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和振动样品磁强计（VSM）等结构表征及性能测试手段,分别对三个体系的样品进行测试分析。结构分析表明:组态熵设计掺杂的两种晶体结构:Gd2(Co1/2Fe1/2)17、Gd2(Co1/3Fe1/3Ni1/3)17、(Gd1/3Tb1/3Dy1/3)2Co17样品具有菱方结构,空间群为R3m,存在5个非等效原子占位,稀土原子占据6c晶位,金属原子共同占据6c、9d、18f和18h晶位;Gd2(Co1/4Fe1/4Ni1/4Mn1/4)17、(Gd1/2Tb1/2)2 Co17、(Gd1/4Tb1/4Dy1/4Ho1/4)2Co17、(Gd1/3Tb1/3Dy1/3Fe17样品具有六方结构,空间群为P63/mmc,存在6个非等效原子占位。稀土原子占据2b和2d晶位,金属原子共同占据4f、6g、12j和12k晶位。三个高熵体系样品的微观形貌均存在团聚现象,通过过渡族金属等比替换Co原子可以细化晶粒。Gd2(Co1/4Fe1/4Ni1/4Mn1/4)17高熵金属间化合物有效原子半径为1.3996 （?）,低于结构转变临界值,获得晶胞体积更小的六方结构。磁性能研究表明:通过过渡族金属等比替换Co原子获得的Gd2（Co,T1,…,Tn）17体系样品磁各向异性发生室温基面-易轴的转变,稀土元素等比替换Gd原子获得的（Gd,R1,…,Rn）2Co17和（Gd,R1,…,Rn）2Fe17体系磁各向异性未发生转变。稀土和过渡族金属元素等比替换后,由于金属间化合物晶体结构和替换元素不同,2:17型稀土 Co基金属间化合物的饱和磁矩会有不同程度的提高,稀土元素等比替换后的三元和四元金属间化合物矫顽力小幅度增大,其余样品矫顽力无明显变化,样品均显现软磁特性。根据磁价模型计算得到,高熵金属间化合物饱和磁矩的提高与晶体结构、等比替换的元素以及鸡尾酒效应密切相关,等比替换金属位后可以打破Fe↑-Fe↓和R↓-Fe↑电子自旋反平行对,改善含有Fe原子的2:17型金属间化合物的饱和磁矩。
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