具有優異磁功能特性的新型稀土基金屬玻璃的開發

《具有優異磁功能特性的新型稀土基金屬玻璃的開發》是依託同濟大學，由羅強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：具有優異磁功能特性的新型稀土基金屬玻璃的開發
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：羅強
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

在金屬玻璃研究領域，具有良好機械性能和(或)功能特性的新材料開發，以及對其玻璃形成、微觀結構的理解在很長一段時期內都將是艱巨而又重要的課題。本項目擬運用合金化方法並基於玻璃形成有關經驗規則開發一系列新型的具有優異磁熱效應和蓄熱性能的稀土基非晶合金材料(集中在Gd、Er基體系)。並通過熱處理、成分調製以及離子輻照等表面處理等方法改變其微觀結構從而進一步改善其功能特性，結合比熱、磁性能和微觀結構等方面的綜合研究闡明材料磁功能特性的內在物理機制。特別深入分析磁性交換作用、隨機局域各向異性和磁團簇大小、離子輻照對磁性轉變附近的臨界行為、磁熱效應和蓄熱性能的影響。通過本項目的完成，我們將進一步提高金屬玻璃的磁功能特性並促進其作為磁製冷材料及蓄熱材料在商業上的套用前景，同時深化對於磁性金屬玻璃微觀結構及其與磁性之間關聯的認識。

結題摘要

在金屬玻璃研究領域，具有良好機械性能或/和功能特性的新材料開發，以及對其玻璃形成、微觀結構的理解在很長一段時期內都將是艱巨而又重要的課題。磁性金屬玻璃作為軟磁材料、硬磁材料和磁製冷材料有良好的套用前景。在眾多的磁性製冷材料中，稀土基非晶合金因為其較大的磁熵變、高的電阻率、成分的連續可調、出色的製冷能力，而成為極具潛力的磁製冷候選材料之一。然而由於這類材料結構的複雜性，人們對於其磁熵變與微觀結構的關聯認識還不是很清楚，而且從實用角度來看，非晶合金的最大磁熵變還需進一步提高。本項目研究內容包括運用合金化方法並基於玻璃形成有關經驗規則開發一系列具有優異磁熱效應的（集中在Gd、Er、Ce、Fe基體系等）非晶合金新材料。研究其結構隨成分的變化，研究結構隨壓力變化，並對代表性金屬玻璃材料的磁轉變行為做系統研究；然後通過熱處理、成分調製以及輻照等表面處理等方法進一步改善其功能特性，結合比熱、磁性和微觀結構等方面的綜合研究闡明材料高性能的內在物理機制。通過本項目的執行，我們開發了系列新型的Gd基，Er基金屬玻璃體系；研究了不同元素的添加對其結構、熱力學行為和磁熱性能的影響；發現了磁熵和磁阻的冪指數關係；進一步澄清了隨機磁各向異性作用對自旋玻璃凍結行為的影響；發現適當控制晶化不會降低其磁熱性能；在Ce基和Yb基金屬玻璃中發現了多重非晶到非晶的轉變，並澄清了其電子結構變化機理。我們一系列的研究成果進一步促進了金屬玻璃作為磁製冷材料在商業上的套用前景，同時深化了對於磁性金屬玻璃微觀結構及其與磁性之間關聯的認識，也為開發新型的製冷材料提供有益的科學指導。