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本论文研究内容是稀土-铁基(RE-Fe)金属玻璃复合结构(非晶/纳米晶)的磁特性。主要是对稀土基金属玻璃进行Fe掺杂，制备出Pr-Fe基和Gd-Fe基两种微观结构和性能可以调控的非晶/纳米晶复合结构，并分别对其多重类自旋玻璃态和增强磁热效应进行了研究。
首先用铜模吸铸方法获得直径为5毫米的棒状Pr60Cu20Ni10Al10大块金属玻璃，对该金属玻璃进行Fe掺杂，Pr基合金从玻璃状态，逐步转变为非晶与纳米晶的复合状态，并讨论了其结构和磁性随Fe含量的变化关系。
采用多种测试手段，重点研究了Pr60Al10Ni10Cu16Fe4金属玻璃复合结构的磁特性，发现了多重的类自旋玻璃行为：14K附近的再入型自旋玻璃态、6K和280K附近的团簇玻璃冻结态。上述三个类自旋玻璃态分别对应于非晶基体、富Pr的纳米颗粒以及富Fe的纳米颗粒。反常的多重类自旋玻璃现象来源于内禀的复合结构、纳米颗粒与非晶基体的磁耦合及竞争相互作用。一般的自旋玻璃体系中仅含有一个单独的自旋玻璃态，PrFe基金属玻璃复合结构是研究多重自旋玻璃态的理想模型材料，有利于加深对自旋玻璃等复杂系统的认识。
用铜辊甩带法制备了金属玻璃条带复合结构，发现该复合结构的低场磁热效应比块体状态时大幅增强。在此基础上，利用Gd纳米团簇与非晶基体的内禀复合，进一步制备出GdFe基金属玻璃条带复合材料。该体系的磁热效应大幅增强，其磁制冷效率(RC)达到了103 J·kg-1，是代表性的金属间化合物Gd5Si2Ge1.9Fe0.1(357J·kg-1)和MnFeP0.45As0.55(390 J·kg-1)等磁热材料的两倍多(这两类材料中含有价格昂贵的Ge或剧毒的As元素)；磁熵变化峰△Sm的半高宽覆盖了从303 K到30 K的低温区，五倍于Gd5Si2Ge1.9Fe0.1和纯Gd的△Sm半高宽；同时，最大磁熵变在超过100 K的宽温区上几乎恒定不变，这种靠近室温的平台区在合金和金属间化合物中还很少见报道。结合非晶内禀的独有特性，GdFe基金属玻璃复合材料有潜力应用于室温附近宽温区的磁埃里克森制冷循环。