2J4合金磁性能数值模拟

论文摘要

2J4合金作为一种金属功能材料，由于其良好的磁滞性能，被用于开发和生产磁滞电机转子。随着科技的发展，对转子材料的磁滞性能提出了更高的要求，如何提高2J4合金的磁性能成为了研究的重点，实验中发现2J4合金的磁性能与磁体内部γ相的比例有着密切的关系，但是一直以来没有学者定量的来描述磁体内γ相比例多少时磁性能最好，本文中通过微磁学的有限元法计算出不同比例下磁体的磁性能，从而定量描述γ相的存在对磁体磁性能的影响。根据微磁学理论，通过建立模型，利用有限元法计算磁体磁化曲线和退磁曲线，并从曲线上确定出主要参数：饱和磁感强度B_m、剩磁B_r、最大磁场强度H_m及矫顽力H_c值。本文中计算了γ相比例分别为：10％、25％、40％、55％、65％、75％、85％、90％2J4合金的磁化曲线和磁滞回线。为了验证微磁学模拟的准确性，本文通过实验来证实。在实验中，利用等径通道转角挤压法细化晶粒，使晶粒的平均尺寸达到110纳米左右；通过不同温度的回火处理，得到不同γ相比例的2J4合金，使它们与模拟中所设的比例相对应，最后测量不同2J4合金的磁性能，并与对应的模拟结果相比较，验证模拟结果的准确性。最后得出以下结论：(1)通过微磁学方法计算2J4合金的磁性能有着比较高的准确性；(2)当磁体内γ相的比例为55％时，2J4合金的磁性能最好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 微磁学概述
• 1.2 微磁学模拟概述
• 1.2.1 微磁学模拟的发展及应用
• 1.2.2 微磁学计算机模拟的基本思路
• 1.3 2J4合金概述
• 1.4 描述磁性能的参数
• 1.5 本论文的研究内容
• 2 微磁学的基本理论
• 2.1 微磁学分析中的各种能量
• 2.2 Brown方程
• 2.3 磁性粒子反磁化模式的分类
• 2.3.1 均匀转动模式
• 2.3.2 非均匀转动模式
• 2.3.3 涡流转动和曲折转动模式
• 2.3.4 扇折转动模式
• 2.4 本章小结
• 3 有限元法及计算模型
• 3.1 有限元法
• 3.2 S-W模型
• 3.3 单晶磁化模型
• 3.4 边界条件
• 3.5 计算方法
• 3.6 本章小结
• 4 2J4合金的模拟计算
• 4.1 磁化曲线的计算
• 4.1.1 模型与计算
• 4.1.2 结果及分析
• 4.2 磁滞回线的计算
• 4.2.1 模型与计算
• 4.2.2 结果与分析
• 4.3 本章小结
• 5 实验验证
• 5.1 实验目的
• 5.2 实验内容
• 5.2.1 晶粒细化
• 5.2.2 热处理
• 5.2.3 组织分析
• 5.2.4 磁性能的测量
• 5.3 步骤及设备
• 5.4 实验结果
• 5.4.1 显微组织分析
• 5.4.2 物相定量分析
• 5.5 实验与模拟结果对比
• 5.6 讨论与分析
• 5.6.1 磁化过程
• 5.6.2 矫顽力
• 5.6.3 不吻合原因
• 5.7 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献