一种稀土磁性材料及其制备方法

文档序号:10595661阅读:470来源:国知局
一种稀土磁性材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种稀土磁性材料及其制备方法,该材料由钕,钯,硅三种元素组成,分子式为NdPd2Si2,其晶体结构为体心四方结构。其制备方法是先取钕、钯、硅,混合后熔融,再将所得多晶的籽晶向上提拉,最后将所得单晶体进行放肩、等径生长、收尾处理,得到稀土磁性材料。本发明的NdPd2Si2材料具有在低温下发生变磁性转变的特点,作为低温磁性致冷材料,可用于能源、医疗、电子、国防等领域。
【专利说明】
一种稀土磁性材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于稀土磁性材料技术领域,具体涉及一种稀土磁性材料及其制备方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]通常稀土在形成化合物时,由于其特殊的外电子层结构,使得稀土化合物在磁学、电学等方面都具有独特的性能,这些性能在信息、能源、航空航天、环保和国防等领域具有非常广泛的应用前景。磁性材料在不同的磁场和温度下会发生磁相变,目前,人们主要关注的稀土磁性材料主要包括具有较高磁性转变温度的稀土永磁材料,而对于相转变温度较低的稀土功能材料的关注相对较少。然而,具有低相转变温度的功能材料在航空航天、海洋、地质等领域具有广泛的应用。由于过渡族金属也具有特殊的电子层结构,因此,稀土-过渡元素在形成化合物后往往具有丰富多样的磁性能,对其磁结构和磁相变的研究有助于理解磁性产生的机理。稀土 -过渡化合物体系是研究磁性产生机理的一个理想平台。
[0004]对于ThCr2Si2型体心四方晶结构的三元稀土金属间化合物REM2X2 (RE=稀土元素,M=过渡金属,X=S1、Ge等),由于其独特的晶体结构和物性成为目前国际上积极研究的对象。这类化合物晶体结构的特殊性在于RE、M、X原子是按照-RE-X-M-X-RE-的顺序沿着四方晶主轴c轴的方向排列而成的层状结构,由于晶体结构的特殊性以及晶体场和交换相互作用的共同影响,表现出丰富多样的磁现象。因此,从稀土磁性材料入手,探讨磁性产生机理,对探求高性能的低温功能材料具有重要的意义。
[0005]

【发明内容】

[0006]解决的技术问题:本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种具有反铁磁性的稀土磁性材料,该材料具有在低温下发生变磁性转变的特点,作为低温磁性致冷材料,可用于能源、医疗、电子、国防等领域。
[0007]技术方案:一种稀土磁性材料,由钕,钯,硅三种元素组成,分子式为NdPd2Si2,其晶体结构为体心四方结构。
[0008]所述稀土磁性材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤I,分别取钕、钯、硅,混合后熔融,得到多晶;
步骤2,将步骤I所得多晶的籽晶向上提拉,得到单晶体;
步骤3,将步骤2所得单晶体进行放肩、等径生长、收尾处理,得到稀土磁性材料。
[0009]进一步地,步骤I中钕、钯、硅的纯度在3N以上。
[0010]进一步地,步骤I中熔融温度为1600-2000°C。
[0011 ]进一步地,步骤I中熔融过程在氩气氛围中进行。
[00?2] 进一步地,步骤2中提拉速度为2_5cm/h。
[0013] 有益效果: 1.本发明的NdPd2Si2材料结构稳定,其磁性能是各向异性的;
2.本发明的NdPd2Si2材料在2.1K附近由常磁性转变为反铁磁性,具有较好的磁致冷性能。
[0014]
【附图说明】
[0015]图1为实施例1的NdPd2Si2材料三个主轴磁化率随温度变化的曲线;
图2为实施例1的NdPd2Si2材料磁比热随温度变化的曲线。
[0016]
【具体实施方式】
[0017]实施例1
稀土材料NdPd2 S i 2的制备方法,包括以下步骤:
步骤I,称取钕2.6750g、钯3.9472g、硅1.0417g,纯度均为3N以上,将三种块状材料放入坩祸内,再将坩祸放入电弧炉中,抽真空,当真空达到10—4Pa时,充入保护气体氩气,然后进行电弧熔融,期间调整熔融温度为1800°C左右、翻转试料5-6次,使试料全部熔化并混合均匀,得到多晶样品;
步骤2,将放在牵引杆上的籽晶接近熔体烘烤2-3分钟,将籽晶接触熔体,控制熔体温度在1800°C左右,向上提拉籽晶,提拉速度为3cm/h,在提拉过程中,通过缩颈来减少或消除位错,生长出无位错的单晶体;
步骤3,通过放肩,等径生长,收尾等过程,生长出NdPd2Si2单晶。
[0018]检测所得NdPd2Si2材料三个主轴磁化率随温度变化的过程,结果如图1所示,NdPd2Si2材料的磁化为各向异性,磁化容易轴在四方晶c面内,c轴为磁化困难轴。
[0019]检测所得NdPd2Si2材料磁比热随温度变化的过程,结果如图2所示,该材料在2.1K附近由常磁性转变为反铁磁性,具有较好的磁致冷性能。
【主权项】
1.一种稀土磁性材料,其特征在于:由钕,钯,硅三种元素组成,分子式为NdPd2Si2,其晶体结构为体心四方结构。2.权利要求1所述的稀土磁性材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤: 步骤I,分别取钕、钯、硅,混合后熔融,得到多晶; 步骤2,将步骤I所得多晶的籽晶向上提拉,得到单晶体; 步骤3,将步骤2所得单晶体进行放肩、等径生长、收尾处理,得到稀土磁性材料。3.根据权利要求2所述的稀土磁性材料的制备方法,其特征在于:步骤I中钕、钯、硅的纯度在3N以上。4.根据权利要求2所述的稀土磁性材料的制备方法,其特征在于:步骤I中熔融温度为1600-2000。。。5.根据权利要求2所述的稀土磁性材料的制备方法,其特征在于:步骤I中熔融过程在氩气氛围中进行。6.根据权利要求2所述的稀土磁性材料的制备方法,其特征在于:步骤2中提拉速度为2_5cm/h0
【文档编号】C30B15/00GK105957671SQ201610313227
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】张雅恒
【申请人】盐城工学院
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