本书总结了以纳米钕铁硼永磁材料为研究核心,围绕其矫顽力调控与磁化翻转机理展开的系统性微磁学研究的成果。全书依托内蒙古自治区自然科学基金与国家自然科学基金项目研究成果,立足钕铁硼永磁材料的产业应用需求与基础研究难点,将微磁学理论与数值模拟相结合,构建了可调控晶粒尺寸、晶界宽度的纳米钕铁硼多晶微磁学模型,系统探究了晶界、晶粒、温度等关键因素对钕铁硼材料磁性能的影响规律,揭示了其磁化翻转的微观机制。本书的研究成果为优化钕铁硼永磁材料的微结构、提高其矫顽力与热稳定性提供了重要的理论依据和模拟参考,弥补了实验研究中难以直观观测微观磁化过程的不足,对推动稀土永磁材料的高性能化、纳米化发展具有重要的理论与实践价值。
鲍伶波,女,蒙古族,1989年生,内蒙古赤峰人,中共党员,理学博士,讲师,硕士研究生导师。2022年加入内蒙古师范大学工作。主要从事微磁学模拟的研究工作。主持内蒙古自治区自然科学基金项目1项、内蒙古自治区本科教育教学改革研究项目1项,主持内蒙古师范大学基本科研业务费1项、第十批教学研究课题1项,参与国家自然科学基金项目1项。主要承担《数学物理方法》、《复变函数与数理方程》、《数字电子技术》等专业课程。
目 录
第1章 绪论 //1
1.1 稀土永磁材料的发展现状 //1
1.2 钕铁硼永磁材料的结构及特征 //3
1.2.1 钕铁硼永磁材料的结构 //3
1.2.2 钕铁硼永磁材料的温度特性 //6
1.3 钕铁硼材料永磁材料的制备工艺 //9
1.3.1 烧结钕铁硼材料 //9
1.3.2 热压-热变形(Hot-deformed)钕铁硼材料 //10
1.3.3 黏结钕铁硼材料 //10
1.4 纳米钕铁硼永磁材料 //12
1.4.1 钕铁硼永磁体的矫顽力与晶粒尺寸的关系 //12
1.4.2 纳米钕铁硼材料的微磁学模拟计算以及存在的困难 //15
第2章 微磁学的基本理论与多晶模型的建立 //18
2.1 传统的微磁学基本理论概述 //18
2.1.1 LLG 方程 //18
2.1.2 自由能 //19
2.1.3 有效场 //21
2.2 混合蒙特卡洛微磁学方法简述 //22
2.3 纳米钕铁硼多晶模型的建立 //24
2.3.1 晶粒中心 //24
2.3.2 晶粒标号 //25
2.3.3 晶界划分 //25
2.4 钕铁硼材料计算参数的选取 //28
2.4.1 饱和磁化强度 Ms(T) //29
2.4.2 磁晶各向异性常数 K(T) //31
2.4.3 交换常数 A*(T) //33
2.4.4 晶粒的取向度 //34
2.5 小结 //38
第3章 单晶材料的微磁学模拟计算 //39
3.1 单晶材料的磁畴计算 //39
3.2 纳米单晶钕铁硼材料的磁滞回线及磁化翻转 //41
3.2.1 不同晶界宽度单晶钕铁硼材料的磁滞回线 //41
3.2.2 不同晶粒形状单晶钕铁硼材料的磁滞回线及磁化翻转 //44
3.3 小结 //46
第4章 纳米多晶钕铁硼磁体的晶界问题研究 //48
4.1 晶界宽度对磁体矫顽力和磁化翻转的影响 //48
4.1.1 多晶 Nd15Fe77B8 的模拟 //48
4.1.2 多晶 Nd2Fe14B 的模拟 //51
4.2 晶界磁性参数对材料矫顽力和剩磁的影响 //54
4.2.1 晶界相的饱和磁化强度 Ms //54
4.2.2 晶界相的磁晶各向异性常数 K //55
4.2.3 晶界相的交换常数 A* //56
4.3 小结 //57
第5章 纳米多晶钕铁硼材料的晶粒问题研究 //59
5.1 晶粒的磁性对材料矫顽力、剩磁和磁能积的影响 //59
5.1.1 磁晶各向异性与饱和磁化强度对材料矫顽力和剩磁的影响 //59
5.1.2 材料磁能积的分析 //60
5.2 不同晶粒尺寸纳米多晶钕铁硼材料的翻转机制 //62
5.2.1 两种晶粒模型的矫顽力随晶粒尺寸的变化关系 //63
5.2.2 两种晶粒模型的翻转机制 //66
5.2.3 DC 模型晶粒的取向度对矫顽力的影响 //71
5.3 纳米多晶钕铁硼材料的晶粒形状对矫顽力和磁化翻转的影响 //72
5.4 小结 //75
第6章 不同温度条件下钕铁硼材料的磁滞回线与磁化翻转机制 //77
6.1 不同温度条件下钕铁硼材料的磁滞回线 //77
6.1.1 模型与参数 //77
6.1.2 结果分析 //78
6.2 不同温度条件下钕铁硼材料的磁化翻转机制 //80
6.3 小结 //83
第7章 总结与展望 //84
参考文献 //86