氮的间隙原子效应及新型磁性材料研究

由北京大学杨应昌等完成

    该项目属于凝聚态物理磁学研究领域。我国拥有丰富的稀土资源,为把资源优势转化为经济优势,从磁学基础研究入手,开发具有我国知识产权的新型稀土永磁材料具有重要意义。主要发现点有:

    发现了在稀土-铁金属间化合物R(Fe,M)12中氮的间隙原子效应。发现把氮原子加入到R(Fe,M)12合金中,可使合金的居里温度提高200度,铁的原子磁矩增加10-20%,同时合金的磁晶各向异性发生根本变化。从而使钕和镨的氮化物Nd(Fe,M)12NxPr(Fe,M)12Nx具有优异的内禀磁性,完全可与钕铁硼相媲美,成为新型稀土永磁材料的研发热点。

    从理论上阐明了间隙原子效应的物理根源。在国际上首先用中子衍射测定了氮化物的晶体结构,发现氮占据晶体的间隙晶位,并据此计算了间隙原子加入前后合金中稀土离子的晶场作用和各个晶位原子的电子结构的变化。揭示了非磁性的原子如氮、碳、氢等作为间隙原子加入到磁性合金中,对3d电子的能带结构、交换作用和稀土离子的晶场效应可具有灵敏的调节作用,从而为制备性能多样的磁性材料提供了一个新途径,开拓了磁学研究的新方向-间隙型化合物。

    国内外同行为了开发实用的氮化物磁体进行了大量的工作,但是都没有得到满意的永磁性能。在困难面前,对氮化物能否制备出高性能磁体产生了疑问。为此,该项目系统研究了氮化物的技术磁化过程。在国际上第一次成功地观测到氮化物的磁畴结构,并研究了氮化物的反磁化机制。在此基础上,开发出制备高性能氮化物磁粉的生产工艺,所制备的磁粉具有磁能积高而成本低和抗腐蚀能力强等优点,已具有商业应用价值。

    自1991年以来,SCI收录论文60篇,其中发表在影响因子大于2的刊物30篇。引用674次,其中他人引用547次。国际会议邀请报告9次,研究成果取得了国内外发明专利。

 

 


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