納米復(fù)合永磁材料的交換耦合作用與矯頑力.pdf

1、山東大學(xué)博士學(xué)位論文納米復(fù)合永磁材料的交換耦合作用與矯頑力姓名：馮維存申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：凝聚態(tài)物理指導(dǎo)教師：高汝偉20050101山東大學(xué)博士學(xué)位論文摘要納米復(fù)合永磁材料由軟、硬磁性相在納米尺度內(nèi)復(fù)合而成。由于晶粒間的交換耦合相互作用，納米復(fù)合永磁材料呈現(xiàn)出明顯的剩磁增強(qiáng)效應(yīng)和單相鐵磁性特征。理論研究表明：軟、硬磁性晶粒納米尺度內(nèi)的交換耦合可使材料同時獲得軟磁性相的高飽和磁化強(qiáng)度和硬磁性相的高矯頑力，從而實現(xiàn)很高的磁能積(1MJ／

2、m3)。但多年的實驗研究表明：盡管此類材料的剩磁有很大提高，但矯頑力下降太多，致使這類材料的磁能積遠(yuǎn)低于理論值。究其原因：一方面，理論上計算模型過于簡單：一方面，實驗上難以制各出晶粒細(xì)小、均勻的納米晶磁體。實驗與理論的極度反差導(dǎo)致了上個世紀(jì)末有關(guān)納米復(fù)合永磁材料的研究一度收縮，而近兩年美國Dayton大學(xué)SLiu等人對采用熱壓、熱變形方法所制備的45MGOe納米復(fù)合永磁體的報道再度激起人們濃厚的興趣。根據(jù)傳統(tǒng)的鐵磁學(xué)理論，當(dāng)晶粒尺寸低于

3、單疇粒子的臨界尺寸時，晶粒將處于超順磁狀態(tài)，這顯然不能解釋納米結(jié)構(gòu)永磁材料硬磁性能隨晶粒尺寸的變化關(guān)系。實驗研究表明：納米結(jié)構(gòu)永磁材料的剩磁隨品粒尺寸的減小而增強(qiáng)；而矯頑力與晶粒尺寸之間卻不是單調(diào)的變化關(guān)系，對于不同的相組成，矯頑力呈現(xiàn)不同的變化特征(單相硬磁材料的矯頑力隨品粒尺寸減小而減小，軟、硬復(fù)合材料的矯頑力則呈現(xiàn)出增加，或者出現(xiàn)極值現(xiàn)象)。為揭示納米復(fù)合永磁材料中磁性特征的晶粒尺寸效應(yīng)，國內(nèi)外許多磁學(xué)和磁性材料工作者采用各種理論

4、模型和模擬方法，對納米單相及復(fù)合永磁材料的結(jié)構(gòu)和磁特性展開了研究。其中對矯頑力機(jī)理的表述一直是理論研究的焦點(diǎn)?；趥鹘y(tǒng)燒結(jié)磁體矯頑力的表達(dá)式，Kronmfiller等人以及Zhang等人采用插入交換耦合系數(shù)的方式來描述納米復(fù)合永磁材料的晶粒尺寸效應(yīng)。實驗表明，納米復(fù)合永磁材料的性能不僅僅與晶粒尺寸的大小有關(guān)，還受到兩相分?jǐn)?shù)以及相分布的影響。因此，我們認(rèn)為納米復(fù)合永磁材料作為一個包含不同晶粒尺寸、兩相分?jǐn)?shù)以及相分布的復(fù)雜系統(tǒng)，其矯頑力的變