定氮仪强铁磁性

降低了居里温度。在二元合金中加入非晶化的硼，结果发现这种三元合金的非晶态晶化后，具有较高的矫顽力和居里温度。加入第三种半径小的元素Ｂ、Ｃ成为二元合金体系中的固溶元素，存于晶格中，从而改变ＦｅＦｅ距离和Ｆｅ原子周围环境及近邻原子数，相应提高了居里温度和矫顽力。三元系基础上加入Ｃｏ、Ｄｙ、Ｇａ、Ａｌ等多种元素开拓出多元系ＲＥＦｅＢ系合金，而其硬磁相均是钕铁硼相。ＲＥＦｅＮ系永磁材料中Ｎ加入增加了Ｆｅ的饱和磁化强度，提高了居里温度和矫顽力。二元ＲＥＦｅ系化合物中，加入金属Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ部分取代Ｆｅ，起稳定相作用，其中Ｔｉ作用最明显。这类合金吸氮后居里温度和饱和磁化强度均提高，Ｎ加入作为间隙原子增大ＦｅＦｅ间铁磁相互作用，增定氮仪强铁磁性，电负性大的氮吸引稀土与铁的导电电子，削弱了稀土与铁原子间导电电子的能带传输，增加铁离子的磁矩，最终达到增加饱和磁化强度和居里温度。　　２．稀土磁光材料　　磁光效应是指磁场或磁矩作用下，物质的电磁特性，如磁导率介电常数、磁化强度、磁畴结构、磁化方向等发生变化，通向该物质的光的传输特性，如偏振状态、光强、相位、频率、传输方向等也随之变化；当光通向磁场或磁矩作用下的物质时，其传输特性的变化。磁光材料是指在紫外光到红外波段上具有磁光效应的光信息功能材料。利用这类材料的磁光特性及光电磁的相互作用和转换，可制成具有各种功能的光学器件。稀土磁光来源于其未填满４ｆ电子，产生未抵消磁矩，具有强磁性；同时产生电子跃迁，引起光激发；结果导致强磁光效应。稀土金属本身不能制成光学材料，所以并不能呈现强磁光效应，只有将稀土元素掺入光学玻璃，化合物晶体（ＥｕＸ型晶体，Ｘ＝硫属元素、正铁氧体晶体、石榴石晶体），非晶合金薄膜才能呈现强磁光效应。

其中后两种材料是常用的，稀土玻璃３＋次之，其余很少用。Ｉｎ、Ｓｃ、Ｃｒ等金属离子对Ｆｅ离子的可增加磁矩，而Ａｌ、Ｇａ等金属离子的替换则减少磁矩，通过元素替代最终可调节磁转变温度和磁矩。稀土石榴石单晶的磁光性能表现为可见光透明，近红外辐射几乎透明；掺入三价２＋４＋４＋２＋稀土元素或铋离子，对光波影响不大；非三价离子如Ｐｂ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｆｅ等发生电荷补偿，产生四价和二价的铁离子，出现光吸收，因此应该严格控制非三价杂质金属离子的含量。　　３．稀土超磁致伸缩材料　　磁致伸缩是指铁磁性和亚铁磁性材料由于磁化状态的改变，而引起长度和４５０第十一章　现代化学应用讲座　体积发生微小的变化，其中长度变化称为线性磁致伸缩，体积变化称为体积磁致伸缩。磁致伸缩系数表示为：λ＝Δｌ／ｌ。镍，铁等金属或合金的 λ小，功率密度不高，仅限于声纳和超声波发射材料上应用。稀土铁系金属间化合物具有大的磁致伸缩值，其机械响应快，功率密度高，适用于声纳系统，大功率超声器件和精密控制系统。稀土金属低温时磁致伸缩值虽大，但居里温度Ｔ低，不具有实ｃ用价值。适用的大磁致伸缩材料要求满足下列条件：首要条件是含有大量的稀土离子；稀土离子参与的交换作用远大于热运动，能保证高的居里温度Ｔ；其次ｃ材料应具有不止一个易磁化方向，技术磁化过程中畴壁移动过程可以对磁致伸缩值有贡献，并且材料要有小的磁晶各向异性，使达到饱和磁化所需的外场不很高。中重稀土和３ｄ过渡金属铁、钴、镍，以及稀土钴２１７型化合物居里温度高，但室温磁致伸缩值较低，其它稀土钴稀土镍居里温度较低，室温磁致伸缩值很小。

稀土铁化合物随稀土含量增加，居里温度反而增大，ＲＥＦｅ居里温度最２高，达到５００～７００Ｋ，其中ＴｂＦｅ最大的磁致伸缩值为１７６３。磁晶各向异性对２磁致伸缩起重要作用，不存在磁晶各向异性，则无线性磁致伸缩；但磁晶各向异性阻碍了畴内磁化方向的转动，难以饱和磁化，实用困难，目前的解决方法是将磁晶各向异性常数反号的两种材料组合形成赝二元多晶化合物，如ＲＥ（Ｔｂ、Ｓｍ）１ｘＲＥ′（Ｈｏ、Ｄｙ）ｘＦｅ２，Ｔｂ１ｘＤｙｘＦｅ２（０．６８≤ｘ≤０．７３）和Ｔｂ１ｘｙＤｙｘＨｏｙＦｅ２等，可大大降低磁晶各向异性常数。稀土超磁致伸缩材料ＲＥＦ的晶体结构为立方２晶系，属ＭｇＣｕ结构的Ｌａｖｅｓ相化合物。稀土原子与铁原子点阵穿插而成，铁原２子位于一系列四面体顶点，稀土离子则采取与金刚石立方结构硅锗相同的立方排列方式，每个稀土原子由４个配位的等距离的稀土原子和１２个与其距离略近的铁原子。易畴化方向大部分在［１１１１］面，而ＧｄＦｅ、ＤｙＦｅ、ＨｏＦｅ等少数在２２２［１０００］面。对于赝二元化合物Ｔｂ１ｘＤｙ（Ｈｏ）ｘＦｅ２，随着ｘ增加，发生［１００］向［１１１１］转变，且随温度降低发生转变的ｘ变小。四、稀土玻璃陶瓷材料　　１．稀土氧化物工程陶瓷　　稀土氧化物主要作为添加物改进陶瓷烧结性、显微结构、致密度和相组成。使产品能够满足不同的质量要求和性能要求。纯稀土氧化物由于制造工艺、性能和应用方面存在问题，实际很少应用。稀土陶瓷主要有两种类型：稀土氧化物与氮陶瓷，稀土氧化物与氧化锆陶瓷。ＳｉＮ陶瓷及其复合材料在高温下强度３４高、硬度高、蠕变小、抗氧化、耐腐蚀烧蚀、密度小，因而是在空间科学和军事技术等场合不可替代的重要材料。稀土氧化物能够有效改善氮陶瓷性能，其机理在于氮化硅多晶陶瓷的晶界状态是决定其电、热、力学性能的一个重要因素。

但氮化硅自身的结构特性，决定了纯氮化硅陶瓷不能单靠固相烧结达到致密化，必须 　第六讲　稀土新材料４５１加入烧结助剂才能烧结成致密材料，而稀土氧化物的加入可改善氮化硅的烧结性，从而改善氮化硅陶瓷的使用性能。　　稀土氧化物与氧化锆陶瓷是添加Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ、Ｌａ２Ｏ于ＺｒＯ２相变增韧陶瓷２３材料和固体电解质材料中形成的。ＺｒＯ具有三个晶相结构，１１７０℃之下为单２斜相，１１７０℃和２３７０℃之间为四方相，２３７０℃以上为立方相。当发生由四方相向单斜相的马氏体相变时有３％～５％的体积增加和８％的剪切应变，属非自发过程，而化学位转变则为自发过程。因为在大多数情况下化学位转变占主导，变化为自发过程，导致氧化锆陶瓷材料在室温下产生龟裂，需加压保持稳定。加入稀土氧化物或碱土金属氧化物可降低氧化锆相变温度，只需加较低压力就可稳定至室温，成为稳定四方相。氧化锆固体电解质材料的氧传递机理为空穴