论文题目: 纳米复合永磁材料的交换耦合作用与矫顽力
论文类型: 博士论文
论文专业: 凝聚态物理
作者: 冯维存
导师: 高汝伟,李卫
关键词: 纳米复合永磁材料,交换耦合相互作用,矫顽力,有效各向异性,晶粒尺寸
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 纳米复合永磁材料由软、硬磁性相在纳米尺度内复合而成。由于晶粒间的交换耦合相互作用,纳米复合永磁材料呈现出明显的剩磁增强效应和单相铁磁性特征。理论研究表明:软、硬磁性晶粒纳米尺度内的交换耦合可使材料同时获得软磁性相的高饱和磁化强度和硬磁性相的高矫顽力,从而实现很高的磁能积(1MJ/m~3)。但多年的实验研究表明:尽管此类材料的剩磁有很大提高,但矫顽力下降太多,致使这类材料的磁能积远低于理论值。究其原因:一方面,理论上计算模型过于简单;一方面,实验上难以制备出晶粒细小、均匀的纳米晶磁体。实验与理论的极度反差导致了上个世纪末有关纳米复合永磁材料的研究一度收缩,而近两年美国Dayton大学S. Liu等人对采用热压、热变形方法所制备的45MGOe纳米复合永磁体的报道再度激起人们浓厚的兴趣。 根据传统的铁磁学理论,当晶粒尺寸低于单畴粒子的临界尺寸时,晶粒将处于超顺磁状态,这显然不能解释纳米结构永磁材料硬磁性能随晶粒尺寸的变化关系。实验研究表明:纳米结构永磁材料的剩磁随晶粒尺寸的减小而增强;而矫顽力与晶粒尺寸之间却不是单调的变化关系,对于不同的相组成,矫顽力呈现不同的变化特征(单相硬磁材料的矫顽力随晶粒尺寸减小而减小,软、硬复合材料的矫顽力则呈现出增加,或者出现极值现象)。 为揭示纳米复合永磁材料中磁性特征的晶粒尺寸效应,国内外许多磁学和磁性材料工作者采用各种理论模型和模拟方法,对纳米单相及复合永磁材料的结构和磁特性展开了研究。其中对矫顽力机理的表述一直是理论研究的焦点。基于传统烧结磁体矫顽力的表达式,Kronmuller等人以及Zhang等人采用插入交换耦合系数的方式来描述纳米复合永磁材料的晶粒尺寸效应。实验表明,纳米复合永磁材料的性能不仅仅与晶粒尺寸的大小有关,还受到两相分数以及相分布的影响。因此,我们认为纳米复合永磁材料作为一个包含不同晶粒尺寸、两相分数以及相分布的复杂系统,其矫顽力的变化不仅要体现晶粒尺寸的影响,还要体现两相分数及相分布规律的影响。 由Alben等人提出、被Herzer应用于揭示纳米软磁材料优异性能的随
论文目录:
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 引言
1．1 永磁材料的相关应用背景
1．2 稀土永磁材料发展简况
1．2．1 SmCo5系第一代稀土永磁永磁体
1．2．2 2:17型第二代稀土永磁材料
1．2．3 稀土-铁基第三代稀土永磁材料
1．2．4 低稀土、小结构纳米复合永磁材料
1．2．4．1 纳米复合永磁材料实验研究
1．2．4．2 纳米复合永磁材料理论模型研究
1．2．5 非晶团簇结构硬磁性Nd-Fe-Al基复合材料研究
1．3 本文的选题意义及拟开展的研究内容
1．3．1 选题意义
1．3．2 本文的研究内容
参考文献
第二章 单相纳米硬磁材料晶粒交换祸合相互作用和有效各向异性
2．1 晶粒交换祸合相互作用理论分析及本章工作的实验基础
2．1．1 纳米磁性晶粒间交换祸合作用理论分析
2．1．2 单相纳米永磁材料实验事实
2．2 部分交换祸合作用简易模型——本文计算模型
2．3 纳米Nd_2Fe_(14)B永磁材料的有效各向异性随晶粒尺寸的变化
2．4 晶粒间界相对纳米Nd_2Fe_(14)B永磁材料有效各向异性的影响
2．4．1 计算方法
2．4．2 计算结果与讨论
2．4．3 结论
2．5 晶粒尺寸分布对纳米Nd_2Fe_(14)B永磁材料有效各向异性的影响
2．5．1 计算方法
2．5．2 计算结果和讨论
2．5．3 晶粒尺寸分布的高斯函数模拟及其计算结果
2．6 单相硬磁材料矫顽力随晶粒尺寸的变化关系
2．6．1 本节的计算方法
2．6．2 计算结果和讨论
2．7 本章小结
参考文献
第三章 晶粒尺寸和软硬磁性相分布对纳米复合永磁材料交换耦合相互作用和矫顽力的影响
3．1 纳米复合永磁材料晶间交换耦合相互作用理论分析
3．2 纳米复合永磁材料中的尺寸效应实验事实
3．3 纳米复合永磁材料的晶间交换耦合相互作用、有效各向异性和矫顽力
3．3．1 纳米复合永磁材料中的晶间交换耦合长度L_(ex)
3．3．2 纳米复合永磁材料中单个磁性晶粒的有效各向异性
3．3．3 纳米复合永磁材料中软、硬磁性晶粒的随机分布
3．3．4 纳米复合永磁材料的有效各向异性和矫顽力
3．4 晶粒尺寸和相分布对纳米复合永磁材料矫顽力的影响
3．4．1 纳米复合永磁材料矫顽力随硬磁性晶粒尺寸的变化
3．4．2 计算结果与实验的比较分析
3．4．3 随机分布和多层膜结构对纳米复合永磁材料矫顽力的影响
3．4．4 软磁性晶粒尺寸的变化对纳米复合永磁材料矫顽力的影响
3．4．5 软磁性相体积分数的变化对纳米复合永磁材料矫顽力的影响
3．5 本章小结
参考文献
第四章 纳米复合永磁材料几种矫顽力理论的比较分析
4．1 纳米复合永磁体的几种矫顽力理论
4．1．1 以Kronmüller为代表的成核理论
4．1．2 钉扎理论
4．1．3 其他矫顽力模型
4．1．4 本文的观点
4．2 纳米复合永磁体几种矫顽力理论的分析比较
4．2．1 各种矫顽力理论的共同之处
4．2．1．1 相关实验事实
4．2．1．2 矫顽力公式的表述
4．2．2 各种矫顽力理论间的差异
4．2．1．1 形核理论与钉扎模型的差异
4．2．1．2 我们观点与其他理论的不同
4．3 纳米复合永磁体矫顽力机理发展展望
参考文献
第五章 总结和展望
5．1 本文总结
5．2 未来工作展望
致谢
攻读博士期间发表的论文及获奖情况
附表1 学位论文评阅及答辩情况表
发布时间: 2005-10-17
参考文献
- [1].熔体快淬与铜模铸造富硼稀土纳米复合永磁材料的制备、结构与性能[D]. 崔雪鸿.华南理工大学2012
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- [3].纳米复相Nd2Fe14B/a-Fe型磁性材料结构和磁性能的研究[D]. 高彦东.北京航空材料研究院2000
- [4].（Nd，Pr）FeB系纳米晶永磁的制备及其结构与磁性能[D]. 查五生.四川大学2004
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