纳米稀土永磁材料的微磁模拟与球磨制备

摘要

磁性是物质的基本属性，也是物理学研究的重要内容。永磁材料是电磁转化的核心部件，是重要的电子信息材料，其应用范围包括消费电子、移动互联网通讯、新能源汽车、节能设备以及新能源产业。在风力发电设备，永磁高铁电机，航空航天仪表和核磁共振机等设备中都需要更高性能的永磁体。纳米稀土永磁材料因其优异的磁性能、广阔的应用前景和巨大的市场价值，使其成为当前磁学研究领域的重要内容。
　　本文以SmCo5/Fe/SmCo5纳米复合永磁薄膜和NdFeB微纳米颗粒的球磨制备工艺为研究对象，主要做了两个方面的研究:
　　(1)采用微磁学方法模拟计算了SmCo5/Fe/SmCo5硬软磁复合多层膜的退磁化过程。微磁学计算结果与文献上报道的实验结果进行了对比。通过分析微磁学计算结果得到了软磁层厚度变化对纳米多层膜矫顽力的影响。本文的计算工作还给出了纳米复合薄膜中软磁相厚度为6纳米和12纳米时硬磁相和软磁相的微观磁矩在退磁过程中的演变情况，能够对实验表征和解析计算结果进行补充。计算结果表明软磁厚度由小变大时，在6纳米之后形核场和矫顽力逐渐开始分离，SmCo5/Fe/SmCo5硬软磁复合多层膜的矫顽力机制由成核变为钉扎。
　　(2)采用控制球磨温度的实验方法和表征设备研究了温度对球磨制备NdFeB微纳米颗粒的粒度分布、微观形貌结构、矫顽力等的影响。本文测量了低温球磨时球磨罐内温度的变化，改进的温度控制方法使得球磨时的温度范围更加确定。实验表明温度对球磨制备的NdFeB微纳米颗粒的形貌结构，粒度分布影响十分显著，进而也影响了材料的矫顽力等磁性能。整体上，与常温球磨相比，低温球磨工艺产生的微纳米颗粒更加细小均匀，并且磁性能要优于常温球磨。此外低温球磨能够减少微纳米颗粒在球磨时产生的团聚体数量，但是球磨时间过长却并不能让颗粒继续细化。不同的低温温度对球磨NdFeB颗粒的细化效果影响也不同。

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摘要

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表格

1 绪论

1．1 磁学发展的历史

1．2 磁性现象与磁性材料

1．2．1 物质的磁性

1．2．2 磁性材料

1．3 纳米稀土永磁复合材料

1．4 纳米永磁颗粒低温球磨

1．5 本论文的主要内容

2 纳米硬软磁多层膜微磁学模拟

2．1 引言

2．2 微磁学原理及计算方法

2．2．1 微磁学及基础

2．2．2 微磁学计算流程

2．3 计算模型与参数

2．3．1 计算模型

2．3．2 计算参数

2．4 计算结果

2．4．1 磁滞回线

2．4．2 微观磁矩分布

2．4．3 成核场和矫顽力

2．5 小结

3 温度对NdFeB微纳米颗粒球磨的影响

3．1 引言

3．2 低温球磨实验和表征方法

3．2．1 实验原料及实验设备

3．2．2 实验样品的表征设备

3．2．3 实验目标和方法

3．3．1 控制球磨温度

3．3．2 低温隔热装置及其效果测试

3．4 常温与低温球磨对比

3．4．1 出粉率和氧含量

3．4．3 颗粒形貌

3．4．4 产物的磁性能

3．5 低温下不同温度球磨钕铁硼细化程度的影响

3．6 小结

4 总结与展望

参考文献

致谢

在校期间的科研成果