Sm-Co基永磁体及各向异性Nd-Fe-B膜的结构和磁性
文献类型：学位论文
| 作者 | 姚琪 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-03-16 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 张志东 |
| 关键词 | 永磁材料 矫顽力 各向异性薄膜 磁粘滞 纳米复合 |
| 其他题名 | Structures and magnetic properties of Sm-Co based hard magnets and anisotropic Nd-Fe-B films |
| 学位专业 | 材料物理与化学 |
| 中文摘要 | Sm-Co 基永磁体因为高居里温度，高单轴磁晶各向异性场和高饱和磁化强度具有高温应用前景，但它的矫顽力偏低。因此，为了改善其室温矫顽力从而提高使用温度，采用机械合金化方法制备了过渡金属掺杂和替代的Sm-Co 基永磁材料，对它们的结构、磁性和相转变进行了系统研究。结果表明，少量Cr促进了Th2Ni17型 2:17相在SmCo7-xCrx 磁体中的形成。增加Cr含量扩大了该六方相的稳定温度范围，并且显著提高了磁体矫顽力。根据初始磁化曲线和小回线的测量，SmCo7-xCrx 磁体的反磁化过程被认为由不均匀畴壁钉扎控制。少量Mn 添加有利于Th2Zn17型2:17相在SmCo6.7-xMnxCr0.3磁体中形成，而且明显增加了磁体矫顽力。通过合金退火，观察到了Th2Ni17型向Th2Zn17-type 型的结构相转变。增加Mn 还提高了Co 从2:17相析出的临界温度，增强了硬磁2:17相的热稳定性。除此之外，少量Cu 掺杂促进了在SmCo6.7-xCuxCr0.3 磁体中形成Th2Ni17型2:17 相/Co 纳米复合结构。Cu添加以单质形式析出，阻碍了畴壁移动，削弱了纳米晶间交换耦合，从而大大提高了磁体矫顽力。通过回复曲线测量，分析了磁体从可逆到不可逆的反磁化过程。 在机械合金化制备的Pr14Tb2Fe76-xCoxC6B2, Pr16Fe76-xCoxC6B2 和Pr16-xTbxFe66Co10C6B2磁体中获得了接近单相的硬磁Pr2Fe14C-型碳化物，避免了长时间复杂热处理。Co 替代减少了软磁-Fe 析出，从而在一定范围内同时提高了矫顽力和剩余磁化强度。矫顽力增强由纳米晶铁磁体有效各向异性常数 的变化进行了解释。而且，Tb 替代还降低了2:14:1碳化物的相转变温度，减少了-Fe 析出，促进了2:14:1碳化物形成，显著提高了磁体矫顽力。 采用解析方法分析了单轴取向纳米晶铁磁体的有效各向异性场和耦合畴壁结构。理论分析表明，提高晶体取向度增强了磁矩对局域易磁化轴的偏离，增加了晶间交换耦合对磁晶各向异性的削弱作用，从而减小了有效各向异性场。耦合畴壁的平均厚度和能量随取向度增加而增加。这加深了对各向异性纳米晶铁磁体矫顽力机制的理解，并预示可以通过提高晶体取向改善纳米晶软磁材料的性能。 从扩展分区模型(extended SZM)的观点研究和分析了垂直膜面取向Nd-Fe-B 膜的生长机制。由于表面粒子迁移和扩散随膜生长而减弱，Nd-Fe-B 膜的生长模式由zone II依次转变为 zone Ic 。这样，整个Nd-Fe-B 膜就由[00l] 垂直膜面取向变得越来越混乱取向。系统探讨了Nd-Fe-B 膜生长过程中取向演化和矫顽力变化的关系。通过对反磁化过程的分析，矫顽力变化被认为由形核场变化引起。而且，对垂直取向Nd-Fe-B 膜的磁粘滞进行了系统研究。采用热激活反磁化机制和Néel 的散场理论，对其反常的非单调和非线性磁粘滞系数随温度和膜厚的变化关系进行了解释。分析表明了磁粘滞行为和薄膜应力导致的散场区域的可能联系。此外，计算了垂直取向Nd-Fe-B 膜的涨落场和激活体积。 在垂直各向异性(Nd, Dy)-(Fe, Co)-B/α-Fe 纳米复合薄膜中实现了晶间交换耦合和剩磁增强。通过低温不均匀反磁化、XRD 及XPS 的分析证实了软磁α-Fe 分布在取向硬磁2:14:1 相的基体上。相对于取向单相薄膜，垂直各向异性(Nd, Dy)-(Fe, Co)-B/α-Fe 纳米复合薄膜表现了不均匀的磁畴结构和各向异性的反磁化行为。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 152 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17054]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 姚琪. Sm-Co基永磁体及各向异性Nd-Fe-B膜的结构和磁性[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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