文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
Fe-Mn基Heusler合金磁性与结构的研究
姓名:蔡彦强
申请学位级别:硕士
专业:材料物理与化学
指导教师:孟凡斌;罗鸿志
2011-03
河北工业大学硕士毕业论文
Fe、Mn 基 Heusler 合金磁性与结构的研究
摘要
本文中我们通过电弧熔炼方法制备了 Ni50Fe25Ga25-x Bx(x=0-4)系列样品,并
对样品进行了退火热处理,利用XRD、交流磁化率等设备研究了样品的晶体结构,
居里温度,相变行为。并利用快速甩带方法制备了Ni 50Fe25Ga25-x Bx(x=0-4)快淬
样品。研究表明,随着 B 取代 Ga 的增多,其晶格常数逐渐减小,这主要是因为B
原子的原子半径比较小,同时发现其居里温度逐渐减低,相变温度有升高趋势。
我们基于第一性原理计算方法, 采用 GGA 和 LDA 两种不同近似,分别计
算了 Ni2FeZ (Z=B,Al,Ga,In)在三种不同的晶体结构下,铁磁性状态时的能量与
平衡晶格常数的关系,理论上确定了这些材料最稳定的晶体结构并得到了其电子
结构能态图。计算结果表明最低能量时对应的晶格常数随 Z 原子从 B 变换到 In
时逐渐变大,我们认为其晶格常数的变化源自于原子半径的变大,同时面心与体
心结构的相对稳定性发生变化。结果也表明 Ni2FeZ (Z=B,Al,Ga,In)合金均具有
很强的磁性,为铁磁性材料。
我们成功合成了系列 (M = V, Cr, Mn, Fe)合金,在理论和实验
上做了低价电子数原子掺杂对 Fe2CoSi 电子结构和磁性影响的工作。理论计算表
明 M 原子取代 Fe 原子时更趋向于占据 B 位,而非(A, C) 位,并发现低价电子
数原子掺杂有助于费米能级附近少数自旋能带电子能隙的出现,并将多数自旋能
带电子态推向更高的能级区域,这导致了在这些合金中高自旋极化率的出现。M
原子对于 Fe 原子的替代对于其居里温度的降低影响并不大,所有这些合金的居
里温度均高于 650K。计算所得的自旋磁矩与实验值符合相当好,即随着替换原
子 M 价电子数的减少,其自旋磁矩遵循斯莱特-泡利曲线降低。
同时我们分别采用 GGA 和 LDA 两种近似计算方法,分别计算了 Fe2YB(Y=
Cr,Mn, Co)合金在铁磁态和反铁磁态时的能量和晶格常数的变化关系,分析了其
i
Fe-Mn 基 Hrusler 合金磁性与结构的研究
电子能态密度图,计算了他们的电子自旋极化率,发现他们有较高的自旋极化率,
同时讨论了 Fe2YB(Y=Cr,Mn, Co)合金中各原子对其总自旋磁矩的贡献。
关键词:Heusler 合金铁磁性形状记忆合金半金属磁性
ii
河北工业大学硕士毕业论文
STUDYON IICAND STRUCTURALPROPERTIES
OF Fe-BASEDAND Mn-BASEDHEUSLERALLOYS
ABSTRACT
In this thesis,Ni50Fe25Ga25-x B(x x=0-4)alloys were prepared by arc-melting. Then
XRD, and AC susceptibility were used to test the ic properties, structure and
phase-transformation of these alloys The melt-spun ribbons were prepared by a single
wheel technique with the substrate velocity (Vs) of 25m/s. The study of the
Ni50Fe25Ga25-x Bx(x=0-4)show that the lattice constant decreased with increased of B
,this e from the smaller atomic radius of pared with that of Ga.
Meanwhile we discover that the Curie temperature phase transformation temperature
show a decreasing trend with increasing B content.
based on the first-principles calculation we studied the electron structure,
ic proper