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纳米尺度的含Ce磁体反磁化的微磁学模拟研究

2020-12-03阅读(618)

纳米尺度的含Ce磁体反磁化的微磁学模拟研究

论文摘要

在现代社会中,钕铁硼作为综合磁性能最优的稀土永磁体,对科技进步有着举足轻重的作用。钕铁硼产量的快速增加导致稀土元素Nd的大量消耗,而使得高丰度稀土元素La、Ce积压过剩。从可持续发展的角度出发,平衡利用稀土至关重要。本文在纳米尺度以单晶粒Nd-Fe-B磁体和单晶粒含Ce磁体为研究对象,通过微磁学计算,探究了不同因素对其磁化反转的影响,主要研究内容如下:通过搭建不同尺寸的单晶粒模型,研究各向异性Nd2Fe14B磁体的磁化反转过程。底面积与高度相同时,分析结果表明,不同底面形状的磁体具有相似的矫顽力。对于立方体晶粒,随着晶粒体积增加,矫顽力呈现下降的趋势。晶粒体积不变时,随着纵横比增加,矫顽力初始时降低,之后一直增加。基于退磁场矢量,以形核点为讨论对象,计算得到它的合成场及翻转场。将与翻转场大小相同的合成场定义为临界场,发现对于讨论的所有情况,临界场总是与矫顽力有一致的变化趋势。由此得出结论,临界场可作为衡量矫顽力大小的参照量。建立不同Ce含量或结构参量的单晶粒模型,研究了含Ce磁体的磁化反转行为。对于单一（Nd,Ce）2Fe14B型晶粒,随着Ce含量增加,矫顽力单调递减。比较了四种类型的晶粒结构,结果表明,在总Ce含量相同的条件下,核（（Nd,Ce）2Fe14B）-壳（Nd2Fe14B）型（壳层厚度为2nm）晶粒的矫顽力总是最大的。进一步研究了核（（Nd,Ce）2Fe14B）-壳（Nd2Fe14B）型晶粒矫顽力与壳层厚度t的关系。当总Ce含量保持为20.51at.%,随着t由1nm变化至7nm,矫顽力开始时逐渐增加,当t为5nm时达到最大值,之后以较快速度降低。从形核点位置的角度,详细讨论了t影响矫顽力的原因。以单晶粒核（（Nd0.7,Ce0.3）2Fe14B）-壳（Nd2Fe14B）型磁体为研究对象,讨论了核的尺寸、壳层厚度及壳层分布对矫顽力的影响。结果表明,当壳层厚度不变时,随着核的尺寸增加,矫顽力不断降低。保持核的尺寸不变,逐渐增加壳层的厚度时,矫顽力呈现先增加后降低的趋势。当核的尺寸与壳层体积均不变,壳层仅均匀分布在核的两个易轴面（与易轴垂直的面）上时,磁体的矫顽力最大。从磁晶各向异性场、退磁能及形核点等角度,可以解释以上情况中矫顽力变化的原因。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 永磁材料介绍
  •     1.1.1 永磁材料的发展及应用
  •     1.1.2 永磁材料的磁性能表征
  •   1.2 钕铁硼永磁材料的分类
  •     1.2.1 烧结钕铁硼永磁材料
  •     1.2.2 热压/热变形钕铁硼永磁材料
  •     1.2.3 粘结钕铁硼永磁材料
  •   1.3 本论文研究介绍
  •     1.3.1 本论文研究背景
  •       1.3.1.1 含Ce磁体的研究现状与展望
  •       1.3.1.2 钕铁硼磁体微磁学模拟的研究现状
  •     1.3.2 本论文选题意义
  •     1.3.3 本论文所涉及的环境、经济、伦理等因素
  •     1.3.4 本论文研究内容
  • 第二章 微磁学模拟的介绍
  •   2.1 微磁学原理
  •     2.1.1 微磁学的发展史
  •     2.1.2 微磁学的能量表达
  •     2.1.3 微磁学的计算方法
  •     2.1.4 矫顽力模型
  •   2.2 微磁学模拟软件OOMMF的介绍
  •     2.2.1 OOMMF的功能
  •     2.2.2 OOMMF的使用
  •   2.3 微磁学模拟辅助软件简介
  •     2.3.1 MATLAB的介绍
  •     2.3.2 UG的介绍
  • 第三章 单晶粒Nd-Fe-B磁体反磁化的微磁学模拟
  •   3.1 引言
  •   3.2 建模参数的选择
  •   3.3 晶粒底部形状对矫顽力的影响
  •   3.4 晶粒体积对矫顽力的影响
  •   3.5 晶粒纵横比对矫顽力的影响
  •   3.6 矫顽力大小参照量的探究
  •   3.7 本章小结
  • 第四章 单晶粒（Nd,Ce）-Fe-B磁体反磁化的微磁学模拟
  •   4.1 引言
  •   4.2 建模参数的选择
  •   4.3 Ce含量对矫顽力的影响
  •   4.4 晶粒结构对矫顽力的影响
  •   4.5 壳层厚度对矫顽力的影响
  •   4.6 本章小结
  • 0.7,Ce0.3)2Fe14B)-壳(Nd2Fe14B)型磁体反磁化的微磁学模拟'>第五章 核((Nd0.7,Ce0.3)2Fe14B)-壳(Nd2Fe14B)型磁体反磁化的微磁学模拟
  •   5.1 引言
  •   5.2 建模参数的选择
  •   5.3 保持壳层厚度不变,核的尺寸对矫顽力的影响
  •   5.4 保持核的尺寸不变,壳层厚度对矫顽力的影响
  •   5.5 保持壳层体积不变,壳层分布对矫顽力的影响
  •   5.6 本章小结
  • 第六章 全文总结
  •   6.1 结论
  •   6.2 展望
  • 参考文献
  • 硕士阶段科研成果及所获荣誉
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 李磊

    导师: 董生智

    关键词: 微磁学模拟,磁体,形核点,矫顽力

    来源: 钢铁研究总院

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 材料科学

    单位: 钢铁研究总院

    分类号: TB383.1

    总页数: 87

    文件大小: 8222K

    下载量: 123

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