结合我国丰富稀土资源的应用开发和已有的研究工作积累,本项目从轻重稀土原子磁矩与过渡金属原子磁矩相互作用不同及轻重稀土原子尺寸差别较大的角度,利用热分析和高功率高分辨X射线衍射技术,结合物性测定和逆蒙特卡罗模拟,通过对晶体结构的精确测定和磁学电学性能及结构-性能关系的分析,系统研究RCo2, RCo3等巡游电子变磁性化合物及RT12-xMx, RT29-xMx等稀土过渡金属永磁性化合物中轻重稀土的混合效应(R为轻重稀土的混合;T=Fe, Co, Ni, …; M为稳定元素),包括对磁性质和电性质的影响、对成相和结构(晶体结构和磁结构)稳定性的影响、轻重稀土可能的有序分布、微观相分离等,探讨稀土元素在功能材料中独特的作用,探索合成新型稀土功能材料。
本项目从轻重稀土原子磁矩在稀土过渡金属间化合物中与过渡金属原子磁矩耦合形式的不同及轻重稀土原子尺寸差别较大的角度,系统研究了轻重稀土混合对RCo2,RCo3等巡游电子变磁性化合物及CuCa5型衍生结构稀土过渡金属间化合物的晶体结构、磁结构、磁性等的影响。利用变温中子粉末衍射测定了稀土混合化合物(Nd0.5Tb0.5)Co2的磁结构随温度的变化,发现稀土混合导致的自旋重取向转变、非线性磁结构及对二元RCo2化合物存在的晶格畸变与易磁化方向之间的普适关系的偏离。结合磁测量、晶场理论及平均场近似,构筑了一系列稀土混合CaCu5型衍生结构化合物的磁相图,阐明了磁测量观察到的磁相变对应的磁结构变化。在Nd1-xTbxCo2, Nd1-xRxCo3(R=Gd,Tb)体系中均观察到存在临界成分Xc, 在Xc附近晶体结构、磁结构出现异常,甚至发生磁场诱导的磁相变。在Nd1-xYxCo6.86Hf0.14及Nd1-xYxCo6.8Zr0.2中,Y替代Nd显著提高了化合物的高温永磁性能。本项目已发表SCI论文27篇,研究结果对理解4f-3d相互作用及探索新型稀土功能材料具有重要的学术意义和指导作用。