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本论文利用X射线衍射、磁测量以及热分析等方法,研究了Nd(Mn1-xFex)2Si2和Nd(Mn1-xFex)2Ge2体系化合物的结构、磁性质以及磁热效应;Dy-Fe-Al三元系固相线下的相关系及该体系赝二元系DyFe3-xAlx(x≤1.0)的两相区的本质;ZnO-V2O5-K2O三元系固相线下的相关系,Na2ZnB6O11和K2Zn(PO3)4的合成与晶体结构。
合成了一系列Nd(Mn1-xFex)2Si2(0≤x≤1)金属间化合物,结构为四方ThCr2Si2型结构,空间群为I4/mmm。场冷的磁化曲线表明在低温NdFe2Si2表现反铁磁,其它样品为铁磁性。化合物的晶格常数a,c和晶胞体积V随Fe成分x增加而减小。居里温度随Fe的含量的增加先增大后减小,最大值出现在x=0.7处。饱和磁化强度则随Fe的含量的增加而减小。
利用电弧熔炼法合成了一系列的Nd(Mn1-xFex)2Ge2(0≤x≤1),四方ThCr2Si2型结构,空间群为I4/mmm。随Fe含量x的增加晶格常数a,c和晶胞体积V减小。通过磁测量对Nd(Mn0.9Fe0.1)2Ge2和Nd(Mn0.8Fe0.2)2Ge2的磁性及磁热效应进行了研究。化合物Nd(Mn0.9Fe0.1)2Ge2在188 K存在一自旋重取向转变。化合物Nd(Mn0.8Fe0.2)2Ge2在室温下表现为一比较复杂的磁行为,可用4个磁转变来描述。0-5T的磁场变化下,x=0.1和0.2样品的△SM的最大值分别为2.35和1.84 J/kg K,相对制冷能力(RCP)分别为145.9和133.8 J kg-1。
对DyFe3-xAlx体系的结构及相关系进行了研究。结果表明,x≤0.45的样品形成菱面体三角晶系的PuNi3-型结构,空间群R-3m,Z=9(Z为每单胞含化合式单位);0.8≤X＜1.0的样品形成六方晶系的CeNi3-型结构,空间群P63/mmc,Z=6;0.45＜x＜0.8的样品为两种结构的混合物。Al含量为x=0.2,0.33,0.4,0.45样品的占位情况为Fe和Al占据18h等效点位置,Fe单独占据3b和6c位置,Al含量为x=0.8和1.0样品的占位情况为6个Fe和6个Al占据12k等效点位置,剩余的6个Fe占据2a,2b和2d位置。在两相区,随着Al含量x的增加,晶胞参数a、c,晶胞体积V和单胞中每个原子的平均体积-V线性增加,表明此两相区的两个相是由相同的成分但不同的堆垛排布组成的。通过对样品DyFe2.33Al0.67衍射强度的分析讲一步确认两相区的性质。
根据X射线粉末衍射图谱,确定了Dy-Fe-Al三元系固相线下的相关系,包括5个三元化合物,10个二元化合物和21个三相区。根据点阵常数随组分变化确定了Dy(Fe1-xAlx)2,DyFe3-xAlx,Dy2(Fe1-xAlx)17和Dy(Fe1-xAlx)12四个体系的相界。对于Dy(Fe1-xAlx)2体系在Al含量低于35mol%时,形成MgCu2型结构DyFe2为基的固溶体Dy(Fe1-xAlx)2;Al含量40mol%≤x≤56mol%时,形成MgZn2型结构DyFeAl为基的固溶体;Fe含量低于37mol%时,形成MgCu2型结构DyAl2为基的固溶体Dv(Al1-xFex)2;对于DyFe3-xAlx体系Al含量为x≤0.45形成以DyFe3为基的固溶体;x=0.5和0.67的样品由PuNi3-型结构相和CeNi3型结构两相组成;x=0.8和1.0的物相分析结果为CeNi3型单相;对于Dy2(Fe1-xAlx)17体系在Al含量低于27mol%时Dy2(Fe1-xAlx)17体系形成以Th2Ni17-型结构类型为基的合金固溶体,Al含量34mol%≤x≤58mol%时Dy2(Fe1-xAlx)17体系形成以Th2Zn17-型结构类型为基的合金固溶体。Al含量27mol%与34mol%之间为二相区;对于Dy(Fe1-xAlx)12体系Al含量50mol%≤x≤67mol%时为单相区。
构筑了ZnO-K2O-V2O5三元系固相线下的相关系,该三元系内有11个二元化合物,1个三元化合物,14个三相区。利用X射线衍射数据和差热分析构筑了K2O含量在0到71 mol%范围内V2O5-K2O二元相图和ZnO-K2ZnV2O7赝二元相图。
利用粉末衍射数据从头算法确定了Na2ZnB6O11的晶体结构:属于单斜晶系,空间群为Cc,点阵常数为a=10.7329(2)A,b=7.4080(3)A,c=11.4822(2)A,β=112.16(2)°,Z=4。利用同构法确定了K2Zn(PO3)4的结构:单斜晶系,空间群为Cc,点阵常数为a=11.0941(2)A,b=12.5215(3)A,c=7.6597(2)A,β=102.47(2)°,Z=4。
利用固相反应合成了OsSn6ZnO8和OsSn6Zn2O9,利用同构法测定了它们的晶体结构。它们同属立方晶系,空间群为Fm-3m,点阵常数分别为a=9.977(8)A和a=9.994(2)A。