立方晶系软磁和稀土永磁复合多层膜的磁滞回线

论文摘要

交换耦合纳米复合多层膜体系,由于包含了软磁相和硬磁相,所以具有了硬磁相的高矫顽力和软磁相的高剩磁,同时具备了软硬磁其它诸多优点,引起了业界的极大兴趣。本论文运用微磁学方法,对两相纳米复合永磁材料的磁化反转过程进行了系统的研究,得到了纳米复合多层膜体系的成核场。通过计算,对立方晶系软磁和稀土永磁复合三层膜进行研究,软磁相采用立方晶体（有三条易轴）,得到三层膜体系的能量公式,计算并且得到了体系的成核场、角度分布、钉扎场、磁滞回线和临界厚度。本文还以Nd2Fe14B/a-Fe为例,研究了纳米复合三层膜体系的磁能积等,主要研究结果如下：1.系统地研究了交换耦合SmCo5/Co多层膜体系的退磁过程。得到了成核场HN随硬磁相厚度Lh和软磁相厚度Ls变化的规律图像,成核场随着软磁相厚度的增大而减小,随硬磁相厚度的增大而增大。成核场随着软磁相厚度的增大呈现单调的减小,即软磁相使成核场减小,而且没有出现在一些文献中描述的峰值和平台。我们研究发现当软磁相厚度和硬磁相厚度都同时增大的时候,成核场受到的影响是减弱的,此时成核场受到的影响主要来自软磁相。随着软硬磁相厚度的减小,软硬磁相的交换耦合作用逐渐增加,复合磁体最终由交换弹簧向退耦合磁体演变。2.通过采用微磁学方法,以Nd2Fel4B/a-Fe/Nd2Fel4B的磁性三层膜为例,主要研究了硬磁相厚度很小的情况下,对立方晶系软相的纳米复合三层膜体系的成核场、角度分布、磁滞回线、临界厚度和钉扎场进行了系统的研究,发现并且得到了以下的部分结果：通过忽略四次项以及高次项的影响,立方晶系软相的纳米复合三层膜体系的成核场没有发生变化,即立方晶系软相的纳米复合三层膜体系的成核场和单轴晶系三层膜体系的成核场是完全相同的。由于立方晶系存在着三条易轴,立方晶系软相的纳米复合三层膜体系的角度分布比单轴晶系的角度偏转更快,即在成核点立方晶系软相的纳米复合三层膜体系的角度分布远远的大于单轴晶系的角度分布,且更加接近90°。此时,立方晶系软相的纳米复合三层膜体系是典型的退耦合磁体。立方晶系软相的纳米复合三层膜体系的临界厚度比单轴晶系三层膜体系的临界厚度要大一些,而这个较大的临界厚度与实验得到的临界厚度更加接近。3.本文还以Nd2Fe14B/a-Fe/Nd2Fe14B组成的三层膜系统为例,计算了纳米复合永磁材料的磁能积,讨论了不同软磁相厚度下磁能积随外场的变化规律,发现当软磁相厚度约为10nm时,出现了随外场H变化的磁能积（B·H）最大值,即得到了最大磁能积（B·H）max。因此,最大磁能积存在与软硬磁相厚度都很小的情况下,这与现阶段得到的实验结果吻合的较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 磁性、磁性材料
• 1.2 磁性材料及其用途
• 1.2.1 永磁材料的用途
• 1.2.2 永磁材料
• 1.2.3 巨磁致伸缩
• 1.2.4 磁电阻
• 1.3 磁学、磁性材料近代的发展
• 1.4 磁各向异性
• 1.4.1 磁各向异性类型
• 1.4.2 单轴晶体的磁晶各向异性能
• 1.4.3 立法晶体的磁晶各向异性能
• 1.4.4 磁致伸缩
• 1.5 Stoner-Wohlfarth模型
• 1.6 选题意义
• 第二章 纳米复合多层膜的成核场
• 2.1 引言
• 2.2 计算模型
• 2.3 计算方法
• 2.4 计算结果及讨论
• 2.4.1 成核场随硬磁相厚度的变化
• 2.4.2 成核场随软磁相厚度的变化
• 2.4.3 软、磁相厚度的关系图像
• 2.4.4 成核场随软硬磁相厚度变化的3D图像
• 2.4.5 在成核场减小时软、硬磁相对成核场的影响
• 2.5 结论
• 第三章 立方晶系软磁和稀土永磁复合多层膜的磁滞回线
• 3.1 引言
• 3.2 微观模型与计算方法
• 3.3 计算结果与讨论
• 3.3.1 角度分布
• 3.3.2 立方晶系的磁滞回线
• 3.3.3 钉扎场
• 3.3.4 临界厚度及解析的计算公式
• 3.4 结论
• 第四章 纳米复合永磁材料的磁能积
• 4.1 引言
• 4.2 理论模型
• 4.3 计算结果分析
• 4.3.1 系统的磁滞回线
• 4.3.2 体系的磁能积
• 4.4 结论
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间科研成果