Трансформация кристаллической подрешетки редкоземельных металлов в тройных интерметаллидах, направленная на регулирование и достижение оптимальных параметров их магнитных характеристикНИР

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2012 г.-31 декабря 2014 г. Трансформация кристаллической подрешетки редкоземельных металлов в тройных интерметаллидах, направленная на регулирование и достижение оптимальных параметров их магнитных характеристик
Результаты этапа: 1. Проведена аналитическая систематизация структурных типов простых веществ. построены ряды их сверхструктур и гомологов. Проведено разложение кристаллических струкутр простых веществ по пространственным группам кубической, гексагональной. тетрагональной. тригональной, орторомбической и моноклинной сингоний, что дает возможность рассматривать кристаллические струкутры интерметаллидов как набор подрешеток – производных соответствующих кристаллических решеток простых веществ, а также определять кубические, тетрагональные, тригональные, орторомбические и моноклинные производные кубических и гексагональных, тетрагональных и тетрагональных структур. Cинтезированы новые соединения с орторомбической структурой Yb5Sb3 - Y5PtSb2, Gd5PtSb2, Er5PtSb2, Y5PtBi2, Gd5PtBi2, Er5PtBi2, новые соединения с орторомбической структурой Dy3Co2.2Si1.8 - Y3Co2.2Si1.8, Gd3Co2.2Si1.8, Tb3Co2.2Si1.8, Dy3Co2.2Si1.8, Ho3Co2.2Si1.8, Er3Co2.2Si1.8, Tm3Co2.2Si1.8, новые соединения с гексагональной структурой Mn5Si3 - Gd5Ga1.5Bi1.5. Dy5Sb2In, Dy5Bi2In, новое соединение с тетрагональной структурой Cr5B3 - Er5CoGa2 и новое соединение с орторомбической структурой Sc6PdTe2 - Er6PtTe2. Исследовано взаимодействие компонентов и построено изотермическое сечение системы Gd-Co-Ge при 870/1070 K. Подтверждены тройные соединения Gd0.8Co6Ge6, GdCo2Ge2, Gd2Co3Ge5, Gd3Co4Ge13, GdCo0.44Ge2, GdCoGe, Gd3Co2Ge3, Gd2CoGe2 и Gd3CoGe2. В системе обнаружены твердые растворы на основе двойных соединений Gd2Co17, Gd2Co7, GdCo5, GdCo3, GdCo2, Gd4Co3, Gd3Co и Gd2Ge3 (до 8 % ат. третьего компонента). Исследовано взаимодействие компонентов и построено изотермическое сечение системы Dy-Co-Si при 870/1070 K. В системе подтверждены соединения DyCo8.5Si2.5, DyCo9Si4, DyCo2Si2, Dy2Co3Si5, DyCoSi, Dy3Co2Si3, Dy2CoSi2, DyCo1...0.75Si2, обнаружено шесть новых соединений, для пяти из которых определена кристаллическая структура: DyCo3Si2, DyCoSi3, DyCo2.56Si0.44, Dy3Co2Si7, Dy3Co2.2Si1.8 и ~Dy24Co14Si62. В системе обнаружены твердые растворы на основе двойных соединений Dy2Co17, Dy2Co7, DyCo5, DyCo3, DyCo2, Dy4Co3, Dy3Co, DySi1,67 и DySi2 (до 18 % ат. третьего компонента). Определены температуры магнитных превращений и тип магнитного упорядочения соединений Tb3Co2.2Si1.8, Dy3Co2.2Si1.8 (структура Dy3Co2.2Si1.8), Sm3Co2Ge3, Tb3Co2Ge3, Ho3Co2Ge3, Er3Co2Ge3 (структура Hf3Ni2Si3). Tb3Co2Ge3 демонстрирует метамагнитный переход в поле 12 кОе при температуре 5 К. Методом нейтронографических исследований определена магнитная структура соединений Tb3Co2Ge3 (структура Hf3Ni2Si3), Tb3NiGe2 (структура La3NiGe2) , Tb2Ti3Ge4 (структура Sm5Ge4). Подрешетка с более высокой симметрией играет ключевую роль в магнитном упорядочении Tb3Co2Ge3 аналогично решетке редкоземельных металлов в гексагональных соединениях типа Mn5Si3. Магнитное упорядочение Tb3NiGe2 сопровождается значительной анизотропной деформацией орторомбической ячейки, что делает соединения данной кристаллической структуры потенциально пригодными в качестве магнитострикторов. 2. Проведена аналитическая систематизация рядов тройных силицидов диспрозия Dy{Sc – Cu}mSin в системах Dy-{Sc-Cu}-Si и, таким образом подтверждено выполнение принципов непрерывности и соответствия Н.С.Курнакова. Изучено взаимодействие компонентов и уточнено изотермическое сечение системы Dy-Cu-Si при 870/1170 К. В системе подтверждены известные соединения Dy3Cu11Si4,DyCu2Si2, Dy6Cu8Si8, DyCuSi. Обнаружены твердые растворы на основе соединений DyCu5, DyCu2, DySi2 и DyCuSi. Изучено взаимодействие компонентов и построено изотермическое сечение системы Dy-Mn-Si при 870/1070/1170 К. В системе подтверждены известные соединения DyMn2Si2, Dy2Mn3Si5 и DyMnSi. Обнаружены новые соединения DyMn4Si2, Dy3Mn2Si3 и Dy2MnSi2. Обнаружены твердые растворы на основе соединений DyMn12, Dy6Mn23, DyMn2 и DySi1.67. Изучено взаимодействие компонентов и построено изотермическое сечение системы Dy-Ni-Si при 870/1070 К. В системе подтверждены известные соединения DyNi10Si2, DyNi5Si3, Dy3Ni11Si4, DyNi2Si2, Dy2Ni3Si5, DyNiSi2, DyNiSi3, Dy3Ni6Si2, DyNiSi, Dy3NiSi2 и Dy3NiSi3. Обнаружены новые соединения Dy11Ni65Si24, Dy2Ni15.2Si1.8, DyNi7.2Si5.8, DyNi6Si6, DyNi4Si, Dy3Ni8Si, DyNi2Si и Dy5Ni2Si3. Обнаружены твердые растворы на основе двойных соединений Dy2Ni17, DyNi5, Dy2Ni7, DyNi3, DyNi2, DyNi, DySi1.67 и DySi2. Синтезированы новые соединения {Gd-Tm}3Mn2Si3 (структурный тип Hf3Ni2Si3) и {Gd-Tm}2MnSi2 (структурный тип Sc2CoSi2), {Y, Gd-Ho}Mn4Ge2 (структурный тип ZrFe4Si2). Синтезированы новые соединения {La, Ce}Ni6Si6 (новый структурный тип CeNi6Si6) и {Y, Sm-Yb}Ni6Si6 (новый структурный тип YNi6Si6) – тетрагональные производние соединений {Y, La, Ce, Sm, Gd – Yb}Ni7.2Si5.8 с кубической структурой NaZn13. Определен тип магнитного упорядочения соединений CeNi6Si6, GdNi6Si6, TbNi6Si6, DyNi6Si6 и HoNi6Si6, а методом нейтронографии – определена магнитная структура TbNi6Si6. Синтезированы новые соединения {Y, La, Ce, Gd-Ho}Ni4Si с новым структурным типом YNi4Si. Определены температуры ферромагнитного упорядочения соединений GdNi4Si и DyNi4Si, а для GdNi4Si – определен магнитокалорический эффект. Методом нейтронографических исследований определена магнитная структура соединений Ho3NiGe2, Tb3NiSi2 (структурный тип La3NiGe2) и Tb3Co2.2Si1.8 (структурный тип Dy3Co2.2Si1.8). Трансформация магнитной структуры Tb3Co2.2Si1.8 с поворотом ферромагнитного компонента на 90 градусов) в температурном интервале 43 K – 53 K - результат оптимального искажения подрешетки тербия в данном соединении. На данном этапе проекта впервые использована методика аналитической систематизации структур тройных соединений, изотермических сечений тройных систем и магнитных структур в сочетании с принципами Н.С.Курнакова, синтезированы новые модификации редкоземельных интерметаллидов с определением их магнитных свойств и магнитной структуры, выделены новые перспективные направления модифицирования (искажения) подрешетки редкоземельных металлов ряда интерметаллидов для достижения оптимальных параметров их магнитных характеристик. 3. Проведена аналитическая систематизация рядов ИМС РЗМ в тройных системах {R = Sc, Y, Lu, La-Yb} – {T = Sc – Cu} – {X = Si, Ge, Sb, Bi, Te} для прогнозирования новых ИМС РЗМ. Изучено взаимодействие компонентов и уточнено изотермическое сечение системы Ho-Ni-Ge при 1070 К. В системе подтверждены известные соединения HoNi5Ge3, HoNi2Ge2, Ho2NiGe6, HoNiGe3, HoNi0.20.6Ge2, Ho3734Ni624Ge5742, HoNiGe, Ho3NiGe2 и обнаружены новые соединения Ho3Ni11Ge4, HoNi3Ge2, Ho3Ni2Ge3, ~Ho5Ni2Ge3. Обнаружены твердые растворы на основе соединений Ho2Ni17, HoNi5, Ho2Ni7, HoNi3, HoNi2, HoNi и Ho2Ge3. Синтезированы новые соединения {Gd-Tm}Ni7Si6 (новый структурный тип GdNi7Si6), {Ho-Tm}3Ni11.5Si4.5 (структура Gd3Ru4Al12), NdNi4Si (структура YNi4Si), {Tb-Tm}3Ni8Si (структура Ce3Co8Si), {Y, Tb-Tm}Ni2Si (структура YPd2Si), {Gd, Tb, Dy}2Ni2.35Si0.65 (структура Mo2NiB2). {Dy, Ho}2Ni2.5Si0.5 (структура La2Ni3). {Y, Ho, Yb}Ni3Ge2 (структура ErNi3Ge2), {Ho, Er}3Ni11Ge4 (структура Sc3Ni11Ge4) и {Tb-Tm}3Ni2Ge3 (структура Hf3Ni2Si3). Определены типы магнитного упорядочения соединений Tb3Ni8Si, Dy3Ni8Si, Ho3Ni11.5Si4 и DyNi2Si, HoNi5Ge3 Ho3Ni2Ge3, {Gd, Tb, Dy}Mn4Ge2, {Tb, Dy}Mn4Si2. Определены типы магнитного упорядочения и магнитокалорические эффекты соединений {Ce, Nd, Gd, Tb, Dy}Ni4Si (структура YNi4Si) и методом нейтронографии определена магнитная структура соединения NdNi4Si. Также определены тип магнитного упорядочения и магнитокалорический эффект соединения Dy6Co2.5Sn0.5 (тип Ho6Co2Ga) – производного кубической структуры Sm12Ni6In. Изучены типы магнитного упорядочения и определены магнитокалорические эффекты в соединениях {Gd, Tb}2Ni2.35Si0.65 (структура Мо2NiB2) и Dy2Ni2.5Si0.5 (структура La2Ni3), и методом нейтронографии определена магнитная структура Tb2Ni2.35Si0.65. Таким образом, в результате выполнения проекта на конец 2014 года впервые синтезировано около восьмидесяти новых ИМС РЗМ с определением их кристаллической структуры и магнитных свойств. Oпределены эффективные методы трансформации кристаллической решетки ИМС РЗМ для модифицирования их магнитных свойств методами магнитного катализа и искажения исходной кристаллической решетки соединений путем вариации состава и методик синтеза. Определено перспективное направление увеличения «производительности» постоянных магнитов на основе ИМС РЗМ методом орторомбического искажения исходной гексагональной кристаллической решетки при вариации методов синтеза (вариация температуры расплава и типа термообработки) ИМС РЗМ определенного состава.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".