锰基磁相变材料相关体系合金相图及其化合物合成与性能研究

稀土锰基化合物结构多样，呈现出丰富的磁性能和输运性能，大多具有良好的巨磁电阻效应和磁热效应，是潜在的磁电子器件材料和磁制冷材料。本项目利用实验手段测定锰基磁相变材料相关的Gd, Dy-Mn-Si, Sn和Mn-Ge-X (X=Si,Sn) 三元体系等温截面，发现新相并测定其结构，研究其成相条件，确定化合物的相稳定性及其固溶度；研究通过成分调节、元素掺杂、热处理及不同制备方法合成新物相，探索合金设计的途径；研究有关化合物的巨磁电阻效应和磁热效应，探讨其成分、结构和性能之间的关系，寻找符合实用化要求的锰基磁相变材料，为指导合金的设计、制备和热处理工艺，开发具有优异性能和应用前景的多功能新型锰基材料提供科学依据。

本项目采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和磁性测量等实验手段系统开展了锰-X基 (X为IIIA、IVA族元素）材料相关体系相图、晶体结构及相关化合物磁性能研究。测定了Gd/Dy-Mn-X(X=Si,Sn,Sb)、Mn-X-X'（X, X'=Si, Ge, Sn)、Mn-(Si, Ge,Sn)-Sb和Mn-Al/Si-Zr等系列合金相图等温截面，确定了相关化合物的相稳定性和成分范围，发现了GdMnSn2、Gd2MnSn2、Dy3MnSb7、Zr2MnAl5、Zr4Mn4Si7和ZrMn6Si6等新三元化合物并测定其结构；Mn-X-X'（X, X'=Si, Ge, Sn)和Mn-(Si, Ge,Sn)-Sb三元系列没有发现三元化合物的存在；研究了Gd2CoSi2-xAlx 、Gd3Co2.2Si1.8-xGex、Gd3Co2.2Si1.8-xSbx、Mn5-xFexGeSi2等化合物的结构和磁热性能。本项目的研究为指导合金的设计制备和热处理工艺、寻找实用化的锰基磁相变材料提供可靠的科学依据。