Nd_2Fe_(14)B/α″-Fe_(16)N_2双层膜磁性能和磁化反转过程的研究

本文运用三维微磁学方法对Nd_2Fe_(14)B/α″-Fe_(16)N_2磁性双层膜模型垂直取向的磁滞回线、磁化反转过程、矫顽力和磁能积等进行了系统的研究.计算结果表明磁滞回线的方形度随着软磁层厚度(Ls)的增加而变差.同时,成核场和矫顽力随Ls的增加而单调递减.另外,在磁化反转的过程中发现了磁涡流态的产生和湮灭,而且进一步计算磁化反转过程中的能量变化过程发现涡流态的形成总伴随着能量的减小.剩磁和最大磁能积随Ls的增大先增大,达到峰值后迅速降低,而矫顽力呈单调递减趋势.当Ls=1 nm时,最大磁能积达到最大值81.7 MGOe.     

不同易轴取向下对Nd_2Fe_(14)B/Fe_(65)Co_(35)磁性双层膜的微磁学模拟

运用三维数值模拟计算方法,计算了膜面外不同易轴取向下Nd2Fe14B/Fe65Co35磁性双层膜的磁滞回线、角度分布、成核场、矫顽力和磁能积等,并与实验结果进行了细致比较.计算结果表明:只有当易轴与外场之间的夹角β=0?时,才有明显的成核现象,其成核场和矫顽力均随着软磁相厚度Ls的增加而降低;随着易轴偏角β的增大,剩磁逐渐减小,磁滞回线的方形度降低,从而磁能积减小,在Ls=1 nm,β=0?时磁能积(561.61 kJ/m3)最大.理论计算所得的磁滞回线与实验磁滞回线符合得很好,剩磁和矫顽力的理论值与实验值相差很小.     

Ce1.66Mg1.34Co3和α″-Fe16N2多层梯度膜磁反转性质的微磁学模拟

为了改善永磁薄膜的磁性能,基于微磁学理论,使用编程软件OOMMF针对Ce_1.66Mg_1.34Co₃和α″-Fe₁₆N₂交换耦合多层梯度膜的磁化过程进行模拟,系统研究磁晶各向异性梯度对多层膜性能的影响,分析体系的剩余磁化强度、矫顽力、磁滞回线和磁化反转过程中的能量变化。研究表明：减小磁晶各向异性梯度或增加界面处磁晶各向异性的差值,可以有效提高薄膜的矫顽力和剩余磁化强度,从而改善磁性能。通过计算磁矩分布发现一种磁涡旋态,这种磁涡旋态的产生过程伴随系统能量的增加。     

易轴取向对Nd2Fe14B/α-Fe双层膜退磁过程影响的微磁学分析

运用一维和三维微磁学模拟探究了易轴与外场存在偏角β情况下Nd₂Fe₁₄B/α-Fe 双层膜的磁矩反转过程, 计算了磁矩反转过程中磁滞回线和磁能积, 并与实验结果进行了对比. 计算结果表明, 在膜面内的易轴偏角β严重影响磁矩反转过程. 当β≠0°时, 磁矩反转过程中无明显成核现象, 随着易轴偏角β的增大, 剩磁显著减小, 磁滞回线方形度变差, 导致磁能积急剧减小. 对于Nd₂Fe₁₄B(10 nm)/α-Fe(8 nm)双层膜, β=10°时, 最大磁能积下降30.3%. 在磁矩反转过程中, 总能量最大时对应的外磁场能随易轴偏角的增大而减小, 交换作用能先增大后减小, 磁晶各向异性能则随着易轴偏角的增大而增大. 软磁相厚度越大, 双层膜的磁能积受易轴偏角影响越大. 在膜面外的易轴偏角对磁矩反转过程也有类似的影响. 关键词： 微磁学模拟 磁晶易轴 磁能积 能量     

高性能纳米复合永磁材料的模拟计算研究

构造了在软磁相基体中析出规则形状硬磁相的各向同性和各向异性纳米复合永磁材料Pr2Fe14Bα-Fe.利用微磁学的有限元法，模拟计算了样品的磁滞回线.通过对剩磁、矫顽力和最大磁能积与软磁相厚度的关系分析，发现在软磁相厚度为0—12nm的范围内，复合磁体的矫顽力随软磁相厚度的增加而单调下降，而最大磁能积则是在适当的矫顽力和剩磁下达到最高.预计纳米复合Pr2(Fe,Co)14Bα-(Fe,Co)的各向同性磁体的最大磁能积最高可达248kJ/m3，而各向异性磁体则高达784kJ/m3. 关键词： 纳米复合永磁 矫顽力 剩磁 磁能积     

垂直取向Nd2Fe14B/α-Fe磁性三层膜的磁化反转

运用微磁学方法结合物质参数探究了垂直取向Nd2Fe14B/α-Fe磁性三层膜的磁化反转过程,计算出成核场、钉扎场以及磁滞回线随Ls(软磁相厚度)的变化,并与相关的实验和理论数据进行比较.由于考虑了退磁能量项,垂直取向的成核场比平行取向时低,在外磁场还没有反向时就发生了成核.随着软磁相厚度的增加,理论矫顽力从等于成核场(同时也等于钉扎场),到等于钉扎场,再到小于钉扎场,矫顽力机理由成核变为钉扎.     

Sm(Co,Cu,Fe,Zr)z反磁化过程的微磁学分析

通过微磁学有限元方法研究了微结构对各向异性的Sm(Co,Cu,Fe,Zr)z磁性能的影响， 并 对不同温度下的退磁曲线进行了计算.计算结果表明，矫顽力随着2∶17相晶粒尺寸的增大 而增大，随1∶5晶界相厚度的增大而减小；通过减小晶界相厚度或增大晶粒尺寸可以有效提 高 磁能积.反磁化的物理机制主要为形核机制，主要表现为首先在晶界相形成反磁化核，随 着 磁场的增大反磁化核不断长大，最后导致整个磁体的磁化反转；而当温度升高时，晶界相逐 渐变成非磁性相，使得反磁化核难以形成，因此出现了反常的矫顽力温度依赖关系. 关键词： 微磁学 有限元 微结构 磁性能     

垂直取向Nd2Fe14B/α-Fe磁性三层膜的磁化反转

运用微磁学方法结合物质参数探究了垂直取向Nd₂Fe₁₄B/α-Fe磁性三层膜的磁化反转过程,计算出成核场、钉扎场以及磁滞回线随Ｌ^s（软磁相厚度）的变化,并与相关的实验和理论数据进行比较.由于考虑了退磁能量项,垂直取向的成核场比平行取向时低,在外磁场还没有反向时就发生了成核.随着软磁相厚度的增加,理论矫顽力从等于成核场（同时也等于钉扎场）,到等于钉扎场,再到小于钉扎场,矫顽力机理由成核变为钉扎. 关键词： 成核场 钉扎场 矫顽力 磁滞回线     

基于Jiles-Atherton理论的铁磁材料塑性变形磁化模型修正

Jiles-Atherton(J-A)模型在磁化建模领域应用广泛,但不同文献给出的J-A模型并不一致,致使采用不同表达式建立的塑性变形磁化模型存在多种版本,其正确性难以甄别.通过对无磁滞磁化方程、能量守恒方程和等效磁场强度方程的梳理与比较,发现原有模型中存在将磁化强度和无磁滞磁化强度混用、将不可逆磁化能量等效于全部的磁化能量、等效磁场强度中应力磁化项界定不清等问题.在此基础上,对上述方程进行了修正,推导了基于J-A模型的塑性变形磁化修正模型.将修正模型计算结果与原模型计算结果、相关文献中的试验结果进行对比,结果表明:与原有计算模型相比,修正模型计算结果的饱和磁化强度和剩余磁化强度随塑性变形增加而减小,矫顽力随塑性变形增大而增大,达到饱和磁化强度时的外磁场强度随塑性变形增大而增大的趋势有所减弱,更符合试验结果,可更准确地反映塑性变形对材料磁化的影响.     

核((Nd_(0.7),Ce_(0.3))_2Fe_(14)B)-壳(Nd_2Fe_(14)B)型磁体反磁化的微磁学模拟

以核((Nd_(0.7),Ce_(0.3))_2Fe_(14)B)-壳(Nd_2Fe_(14)B)型晶粒为研究对象,利用C++语言进行编程建模,通过微磁学模拟软件OOMMF进行计算仿真,系统讨论了核的尺寸、壳层厚度以及壳层分布对单晶粒磁体反磁化过程的影响.对于核((Nd_(0.7),Ce_(0.3))_2Fe_(14)B)-壳(Nd_2Fe_(14)B)型晶粒,当壳层厚度不变时,矫顽力随核的尺寸增加而单调递减.当核的尺寸不变时,壳层厚度的增加使得矫顽力先增加后降低.当核的尺寸不变,壳层总体积也不变时,壳层的不同分布会影响矫顽力的大小,其中当壳层仅平均分布于核的z面(垂直于z轴的两个面)时,矫顽力达到最大值.     

磁振子宏观效应以及热扰动场对反磁化的影响

热扰动导致的磁反转是越过能量势垒的不可逆反转,称为热助隧穿.本文研究Pr-Fe-B磁体热扰动导致的磁反转弛豫现象,反转磁矩与时间自然对数关系可表示为与能垒之间的关系,因此反磁化弛豫现象可用磁振子按能量的玻色统计分布率来解释,是磁振子宏观效应的体现.反磁化不可逆过程的临界尺寸为纳米级,与理论磁畴壁尺寸接近,证实热扰动反磁化经过磁畴壁形核去钉扎过程.在实空间反磁化耦合体积增大能减小磁振子隧穿的反磁化概率,热扰动场减小;热扰动后效场测量值与热扰动场计算值基本是一致的.温度升高,热扰动能量增大,由于耦合作用热扰动后效场有所减小,但热扰动后效场相对于矫顽力的作用增大.     

Nd28Fe66B6/Fe50Co50双层纳米复合膜的结构和磁性

利用磁控溅射法制备了Nd28F66B6/Fe50Co50双层纳米复合磁性薄膜,研究了其结构和磁性.经873K退火处理15min后,利用x射线衍射仪测定薄膜晶体结构,采用俄歇电子能谱仪估算薄膜厚度和超导量子干涉仪测量其磁性.磁性测量表明,1)该系列薄膜具有垂直于膜面的磁各向异性.从起始磁化曲线和小回线的形状特征可知,矫顽力机制主要是由畴壁钉扎控制.2)对于固定厚度(10nm)层的硬磁相Nd-Fe-B和不同厚度(dFeCo=1-100nm)层软磁相FeCo双层纳米复合膜,剩磁随软磁相FeCo厚度的增加快速增加,而矫顽力则减少.当dFeCo=5nm时,最大磁能积达到160×103A/m.磁滞回线的单一硬磁相特征说明,硬磁相Nd-Fe-B层和软磁相FeCo层之间的相互作用使两相很好地耦合在一起.剩磁和磁能积的提高是由于两相磁性交换耦合所致.     

掺Mn的Pt/Co多层膜磁性和磁光特性的研究

用磁控溅射设备了ＰｔＭｎ／Ｃｏ多层薄膜,介绍了制作该多层膜的方法,并通过测定不同杂质浓度、不同光子能量下克乐角的变化,发现随Ｍｎ含量的增加,其克尔角下降,说明其磁光特性;测定不同掺杂浓度下样品的磁滞回线,发现其饱和磁化强度增加,剩磁化、矫顽力下降,分析其产生的机制。     

铁纳米线磁行为的微磁学模拟与研究

通过微磁学模拟的手段对用电化学沉积法制备出的呈圆柱形的铁纳米线在常温下的磁行为进行了系统的研究,结果表明不同形状参量的铁纳米线都表现出磁各向异性,矫顽力随纳米线直径变化近似呈现平方反比关系,而对每一固定的直径,矫顽力随纳米线长度的增加而增大,最后趋向定值.磁滞回线形状、静态磁矩分布和反转机制等都随纳米线的直径和长度的变化而变化,对相应的规律给出了明确的解释.模拟结果显示实验上尚不能制备出的直径为5nm的纳米线呈现一致反转机理,同时还发现当纳米线过渡为颗粒时表现出更为复杂的性质 关键词： 纳米线 微磁学     

不对称钴纳米环磁特性及涡旋态控制的蒙特卡罗模拟

利用Monte Carlo模拟方法研究不同外加磁场方向对不对称钴纳米环磁特性的影响.主要研究磁化反转过程中畴壁运动可控制机制、磁滞回线及涡旋态的形成.模拟结果表明:①不同的外加磁场方向对不对称钴纳米环在磁化反转过程中畴壁的运动和涡旋态的形成及稳定性有较大的影响;②可利用畴壁能的变化及外加磁场的方向控制纳米环畴壁的运动;③磁化反转过程中涡旋态的形成及稳定性存在明显的尺寸效应.     

Fe-SiO_2和Fe_(20)Ni_(80)-SiO_2粒状固体矫顽力的研究

用X射线衍射、穆斯堡尔谱和透射电子显微镜等研究了溶胶法制备的Fe~SiO_2和Fe_(?)Ni_(?)-SiO_2粒状固体(granularsolids)的结构;测量了它们不同温度下的磁化曲线和磁滞回线;利用趋近饱和定律求出这些粒状固体的有效各向异性常数.采用均匀转动反磁化和平均矫顽力模型计算了这些样品不同温度下的矫顽力;得出与实验符合得很好的结果. 关键词：     

小韦伯数下液滴撞击光滑壁面的数值模拟

采用界面追踪法数值模拟了液滴以小We撞击光滑壁面的动力学过程.通过数值模拟发现,当液滴初始动能较小时(We=12),液滴表面能主导了能量转换过程,因此最大铺展率βmax随Re增加而单调增加;当液滴初始动能继续增加到中等程度时(We=30),能量转换主导因素存在液滴黏性与液滴变形诱导强应变的竞争机制,最终导致βmax随Re增加而非单调变化,而液滴残余动能随Re增加而增大也进一步促进了非单调βmax;随着液滴初始动能的进一步增加(We=60),动能主导了液滴铺展的能量转换过程,最大铺展率βmax再次随Re增加而单调增加.当液滴处于"无气膜"铺展时,液滴底部表面张力的消失导致液滴可有更大的βmax.     

段化(A/B)m复合纳米线阵列的矫顽力机理

基于球链模型的对称扇形转动机理,考虑了段间的界面交换耦合作用,对利用电化学沉积方法制备的段化复合磁性纳米线六角阵列的磁滞回线进行了系统的研究,提出了矫顽力随复合段数m的变化规律.指出在这种段化复合纳米线阵列中,段间的交换耦合作用对磁化反转起着重要的影响.     

颗粒大小分布对铁薄膜矫顽力的影响研究

研究了沉积在液体基底表面铁薄膜的矫顽力与温度的依赖关系.研究发现:在极低温下,矫顽力先随温度增加迅速增大,在临界温度Tc=10～15 K左右达最大,超过该温度后,矫顽力又快速下降,至65 K后下降幅度减慢.分析表明:高于临界温度时沉积在液体基底表面铁薄膜的矫顽力与温度的关系强烈地受颗粒大小分布的影响;导致在Tc上、下温区磁化机制的改变可能是与铁薄膜及其氧化层中的无序自旋在低温时出现类自旋玻璃态密切相关.     

颗粒大小分布对铁薄膜矫顽力的影响研究

研究了沉积在液体基底表面铁薄膜的矫顽力与温度的依赖关系。研究发现：在极低温下，矫顽力先随温度增加迅速增大，在临界温度Tc=10-15K左右达最大。超过该温度后。矫顽力又快速下降，至65K后下降幅度减慢。分析表明：高于临界温度时沉积在液体基底表面铁薄膜的矫顽力与温度的关系强烈地受颗粒大小分布的影响；导致在Tc上、下温区磁化机制的改变可能是与铁薄膜及其氧化层中的无序自旋在低温时出现类自旋玻璃态密切相关。