Dy-Fe-Mn合金相平衡及相关化合物的结构与性能研究

发布时间：2020-05-22 07:46

【摘要】：本文采用真空电弧熔炼炉制备了Dy-Fe-Mn三元系列合金及相关化合物,利用X射线衍射仪(XRD)研究其结构、扫描电子显微镜(SEM/EDS)研究形貌及成份、振动样品磁强计(VSM)以及综合物性测量系统(PPMS)研究其磁性能及磁热效应,并利用差热分析(DTA)以及Rietveld全谱拟合结构精修等手段研究了Dy-Fe-Mn三元体系的相平衡及其相关化合物的晶体学参数。结论如下:(1)研究并绘制出Dy-Fe-Mn三元合金800℃的等温截面。结果表明,该三元体系在800℃存在5个三相区、13个两相区和9个单相区。其中,Mn_2Dy与Fe_2Dy、Mn_(23)Dy_6与Fe_(23)Dy_6形成了连续的线性固溶体;Mn在Fe_3Dy固溶度约为3.8at.%Mn,在Fe_(17)Dy_2化合物中固溶度为21.7 at.%Mn。Fe在Mn_(12)Dy中形成线性置换固溶体,固溶度约为74 at.%Fe,没有发现新的三元化合物。(2)对(Mn_(1-x)Fe_x)_2Dy(x=0.0-1.0)化合物的研究表明其为面心立方晶体结构,晶格参数a和晶胞体积V随着x值的增加而减小。Mn_2Dy化合物表现为反铁磁性,Fe_2Dy表现为铁磁性,该化合物饱和磁化强度M_S也随之大幅度增加,反铁磁的Mn_2Dy化合物几乎不显示磁致伸缩性能,随x变化量的逐渐增大,样品对磁场越来越灵敏并且磁致伸缩系数(λ)逐步提高,x=0.9时λ在72 kA/m外场下最高可以达到350 ppm。(3)研究了(Fe_(1-x)Mn_x)_(17)Dy_2(x=0.0-0.3)系列化合物的晶体结构、磁热性能及储氢性能。结果表明Fe_(17)Dy_2化合物随着Mn的添加量x=0.0-0.2的变化始终保持Th_2Ni_(17)结构,且晶格参数a和晶胞体积V随着x值增加而增大。Fe_(17)Dy_2化合物的最大磁熵变为3.9 J·kg~(-1)·K~(-1),随着Mn的添加磁熵变逐渐的减小,说明Mn的添加不能提高该化合物的磁熵变。对Fe_(17)Dy_2化合物在不同温度下的储氢量的研究表明,其在300℃的储氢量约为0.14 wt.%,当温度在100℃时的储氢量约为0.18 wt.%。在Fe_(17)Dy_2Co_x(x=0.0-0.15)系列化合物中Co的添加并没有改变该化合物的结构,Co的添加并没有提高该化合物的储氢量。(4)研究了(Mn_(1-x)Fe_x)_(23)Dy_6(x=0.0-1.0)系列化合物的结构、磁性能以及储氢性能。随着Fe含量的增加该化合物始终保持Th_6Mn_(23)型晶体结构,且存在较为明显的铁磁-反铁磁-铁磁转变。居里温度(T_C)随着Fe含量的增加呈现先减小后增加的趋势,说明Fe可以在116-536 K大温区内有效调节该化合物的T_C。对部分(Mn_(1-x)Fe_x)_(23)Dy_6系列化合物的PCT测试结果表明,随着Fe含量的增加该系列化合物的储氢含量逐渐增加,在x=0.0,0.1,0.3储氢量分别为0.12、0.13和0.16 wt.%。
【学位授予单位】：桂林电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG139.7

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