论文部分内容阅读
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。