MnxGa (1≤x≤2)合金结构和磁性调控研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51771003
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0107.金属功能材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Tetragonal L10-MnGa alloy is predicted to be a promising novel permanent magnetic material without rare earth elements according to the theoretical maximum magnetic energy product of 28 MGOe. However, several outstanding problems that restrict its development must be addressed: The first and most urgent is to prepare single phase L10-MnGa since Mn-Ga alloys have multiple crystal structures; the second is to determine the relationship between intrinsic magnetic properties and crystal structure. However, for practical applications, the most challenging task is how to achieve anisotropic L10-MnGa magnets with high coercivity. In this project, we first try to prepare a series of L10-MnxGa (1≤x≤2) alloys, and study the phase transition process using in-situ Neutron and X-ray diffraction analysis. The intrinsic magnetic dependence on chemical composition (Mn content) and crystal structure will be elucidated, and the L10-MnxGa alloy with high magnetic moment and large anisotropy field will be identified based on the results of the above analyses and confirmed by first-principles-density-functional-theory calculations. Furthermore, combining multiple novel preparation techniques, such as fast hot deformation, magnetic heat treatment, magnetic hardening and magnetic anisotropy, we hope to fabricate anisotropic L10-MnxGa magnets by optimizing its microstructure such as grain size, texture and interfacial structure. Finally, we will study the coercivity mechanism for L10-MnxGa magnets in order to provide theoretical and scientific guidance for the realization of new Mn-Ga permanent magnetic materials.
L10-MnGa合金的理论最大磁能积可达28MGOe,有望发展为新型高性能非稀土永磁材料。然而其成相条件苛刻,而且内禀磁性高度依赖于尚不完全明确的晶体结构和磁结构。此外,材料获得高矫顽力和磁各向异性也极具挑战。本项目首先制备系列L10-MnxGa(1≤x≤2)合金,采用变温中子衍射和X射线技术阐明合金的相变过程及其晶体结构、磁结构,并结合第一性原理计算揭示合金的结构与内其禀磁性关联关系,制备出高磁矩、高各向异性的L10-MnxGa合金。在此基础上,综合采用放电等离子快速热压变形、磁场热处理等材料合成新技术,探索磁体实现磁硬化和磁各向异性化的有效途径,通过对合金显微组织(晶粒尺寸、晶体织构、界面结构等)的有效调控,研制出高性能各向异性L10-MnxGa磁体,并阐明矫顽力机理,为实现新型Mn-Ga永磁材料的实用化提供理论依据和科学指导。

结项摘要

L10-MnGa合金的理论最大磁能积可达28MGOe,有望发展为新型高性能非稀土永磁材料,然而其成相、结构、高外禀磁性等研究都面临挑战。本项目首先探索了单相L10-MnxGa合金的熔炼-退火制备工艺,并获得了基于该工艺的合金相图。其室温饱和磁化强度随Mn含量的降低逐渐增加,拟合本实验结构得到的L10-MnGa的饱和磁化强度为101 emu/g,略低于理论值116 emu/g,该差异来源于多晶样品中存在的孪晶、物相的不均匀以及微量杂相。. 基于实验和密度泛函理论,计算得到四方MnGa合金晶胞的生成焓为-4.85 eV,合金体具有净有效磁矩,呈弱的亚铁磁性。四方MnGa合金存在着明显的自旋极化,靠近费米能级两侧的s电子和靠近费米能级下方的p电子具有较弱的自旋极化,形成浅能级价带和导带的d电子产生高强度的自旋极化,对磁性质贡献较大。应力下MnGa能够产生较明显的磁相变。. 采用液氮低温液氮冷却低温球磨法实现了L10-MnxGa粉体的磁硬化,发现了MnxGa体系中大微观应变诱发粉末磁硬化及矫顽力提高的现象,微观应变对矫顽力的贡献均在50%以上。球磨时间为20h时,Mn1.33Ga球磨粉的微观应变为0.93%,此时矫顽力提高到6.7kOe,并表现出钉扎机制。对于不同组分的合金粉末,热处理会降低应变并发生矫顽力机制的转变。 . 首次采用放电等离子烧结热变形技术 (SPS-HD) 实现了L10-MnxGa脆性合金的磁硬化,获得了HD88%的Mn1.33Ga热变形磁体,其平均晶粒大小约1.5μm,矫顽力达到5.65kOe。小回线分析和洛伦兹磁畴观察表明热变形磁体的矫顽力机制趋于弱钉扎模型,高矫顽力主要源于再结晶引发的超细晶普通晶界(而非孪晶界)的钉扎作用。1wt.%Sr元素掺杂显著降低了变形磁体的晶粒尺寸(约556nm),经400℃热处理1 h后,晶粒生长到约1.6μm,矫顽力提高到8.01kOe,相比于未掺杂的提高了39%,是目前非稀土锰镓磁性合金的最高性能。热处理后无孪晶缺陷的超细晶是Mn1.32GaSr0.01变形磁体获得高性能的重要原因。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Abnormal low-field M-type magnetoresistance in the hexagonal noncollinear ferromagnetic MnFeGe alloy
六方非共线铁磁MnFeGe合金中异常低场M型磁阻
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Rare metals
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    唐家轩;王培浩;游菀蓉;王亚栋;徐展;侯志鹏;张红国;徐桂舟;徐锋
  • 通讯作者:
    徐锋
Study on Formation, Electronic States Evolution and Spin Polarization Transition for the MnGa Compound under Anisotropic Stress
各向异性应力下MnGa化合物的形成、电子态演化和自旋极化跃迁研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Physica B: Physics of Condensed Matter
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张光磊;路清梅;张飞鹏;岳明
  • 通讯作者:
    岳明
Recrystallization induced coercivity and magnetic properties enhancement in hot-deformed L10-Mn1.8Ga magnet
热变形L10-Mn1.8Ga磁体的再结晶诱导矫顽力和磁性能增强
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Magnetism and Magnetic Materials 474 (2019) 167-172
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    路清梅;王大军;李晨辉;张红国;岳明
  • 通讯作者:
    岳明
应力下MnGa合金体电子性质及磁性质的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    原子与分子物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    路清梅;张飞鹏;房慧;李虹霏;刘卫强;张东涛;岳明
  • 通讯作者:
    岳明
Understanding the strain effect on coercivity enhancement in L10-Mn56Ga42 alloy via low-energy mechanical cryomilling
通过低能机械低温铣削了解应变对 L10-Mn56Ga42 合金矫顽力增强的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jmmm.2020.166883
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Magnetism and Magnetic Materials 510 (2020) 166883
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    路清梅;王大军;李虹霏;张红国;李玉卿;岳明
  • 通讯作者:
    岳明

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其他文献

镱掺杂的Ca_(1-x)Yb_xMnO_3(x=0~0.2)化合物的Rietveld结构精修和热电性能
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  • 期刊:
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  • 作者:
    张飞鹏;路清梅;张久兴;张冰心;张忻
  • 通讯作者:
    张忻
稀土Yb掺杂的Ca1-xYbxMnO3 (x=0~0.2) 化合物的Rietveld结构精修和热电性能
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    路清梅
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  • 期刊:
    物理学报
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  • 作者:
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Ca位置换Fe的氧化物Ca_(1-x)Fe_xMnO_3(x=0—0.12)的制备及电输运性能
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  • 期刊:
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  • 作者:
    张久兴;张飞鹏;刘燕琴;路清梅;张忻
  • 通讯作者:
    张忻

其他文献

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路清梅的其他基金

层状钴基氧化物热电材料的组织取向度与其性能关联规律研究
  • 批准号:
    50702003
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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