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本文通过X射线粉末衍射、中子衍射和磁性测量对变磁性化合物(Nd0.5Tb05)Co2、NdCo2以及CaCu5型衍生结构(Nd1-xTbx)2(Fe,Al)17、Nd2-xErxFe17、(NdxR1-x)3Fe24Cr5(R=Gd和Tb)、Tb1-xYxFe11Mo(x=0-1)、Nd1-xTbxFe10.5Mo1.5(x=0-1.0)和R(Fe,Mo)12系列化合物的晶体结构、磁性能及稀土混合效应进行了研究,得到如下主要结果:
磁性测量和中子衍射结果显示,稀土混合化合物Nd0.5Tb0.5Co2分别在TC≈173K和TM≈47K处出现两个磁相变。化合物在室温时为MgCu2结构,而在居里温度TC以下,一直到4K都存在菱方畸变。通过对50K和4K下的中子衍射数据的Rietveld结构精修得到了一种稳定的与二元RCo2化合物不同的非共线磁结构(Canted磁结构)。另外,我们的研究结果表明,二元RCo2化合物中普遍存在的晶格畸变与易磁化方向之间的关系在Nd0.5Tb0.5Co2化合物中不适用。虽然晶体结构依然为菱方,但是稀土子晶格的易磁化方向由50K时的[110]方向变为4K时的[111]方向。这种非共线倾角磁结构的产生可以归因于被稀释了的稀土子晶格磁晶各向异性与Co子晶格磁晶各向异性之间的竞争作用。
在对NdCo2化合物的研究中发现,Laves相NdCo2化合物具有两个磁/结构相变:一个发生在TV≈100K,对应于四方晶格畸变;另一个发生在TM≈42K,对应于正交晶格畸变。分别采用Fd-3m、141/amd和Imma空间群对立方、四方和正交的NdCo2化合物进行结构精修,得到了NdCo2化合物在不同温度下的详细的晶体结构和磁结构信息,包括空间群、晶胞参数、原子参数、各向同性温度因子和原子磁矩。
合成了一系列2:17型晶体结构的Nd2-xTbxFe17、NdTbFe17-yAly和Nd2-xErxFe17金属间化合物。对于NdTbFe17-yAly化合物,在低Al含量时,Al原子择优占据18h晶位,而在高Al含量时,Al原子择优占据6c和18f晶位。对于Nd2-xErxFe17化合物,随着Er元素含量的增加化合物出现了由菱方Th2Zn17型结构到六方Th2Ni17结构的同素异构转变。
对Tb1-xYxFe11Mo(x=0-1)、Nd1-xTbxFe10.5Mo1.5(x=0-1.0)和RFe11Mo(R=Nd,Tb,Dy,Ho和Er)系列化合物的晶体结构和自旋重取向转变进行了研究。通过对YFe11Mo化合物磁性的测量我们近似得到了铁子晶格磁晶各向异性常数随温度的变化规律。通过最小化磁晶各向异性能的方法,我们得到了各种化合物的理论磁相图,与通过磁性测量得到的结果吻合较好,并对化合物磁结构变化的本质给予了合理的解释。
另外,对(NdxR1-x)3Fe24Cr5(R=Gd和Tb)化合物的结构与磁性的研究表明,随Nd含量的增加,化合物的室温易磁化方向变为[040]方向。(NdxTb1-x)3Fe24Cr5化合物中,Nd含量x=0-0.4时居里温度减小,而x=0.4-0.8时居里温度增加。在这两种化合物中饱和磁化强度Ms均随Nd含量的增加而单调增加,并能够用磁稀释模型进行解释。