论文部分内容阅读
作为高温环境下性能最好的永磁材料,Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z磁体一直是永磁材料研究的重点之一。由于这种沉淀硬化的磁体具有特殊的胞状结构,其磁化行为表现出丰富的特征。本论文通过快淬工艺制备了具有反常矫顽力温度关系和负矫顽力温度系数的两种Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z快淬条带,分别称为样品A和B,系统地对比研究了它们磁化行为上的区别,并通过磁粘滞测量研究两者之间磁化行为差异的物理本质;通过微磁学有限元方法分析了微观结构对Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z磁体磁性能的影响,以及反磁化机制随温度变化的依赖性。
对比研究了样品A与样品B的微结构及磁化行为。实验结果表明,两类快淬条带都具有较强的晶间交换作用,出现明显的交换耦合畴,在室温下表现较大的剩磁增强现象。尤其是前者在较高的温度下仍具有较强的晶间交换作用,使其在500°的高温下仍能保持高达0.62的剩磁比mr,并且具有反常矫顽力温度依赖关系,从而使其具有了高温环境下获得优异磁性能的可能。从两快淬条带样品磁化行为的研究发现,样品A具有较明显的不可逆磁化及闭合的回复曲线特点,随温度升高,可逆性逐渐增强并且回复曲线出现不闭合现象,而样品B在室温和高温下都表现出较大程度的可逆磁化性及回复曲线不闭合现象。分析认为这是由于二者胞壁相内Cu含量不同导致的。通过分析两快淬条带样品的晶间交换作用对其磁化行为的影响,发现晶间交换作用强弱的不同是导致两者出现磁化行为差异的重要因素。实验结果表明晶间交换作用对磁体磁化行为具有重要作用,揭示了胞壁相的成分和性能与Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z磁体磁化行为的关系,有助于理解Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z磁体反常矫顽力温度关系的物理机制,对于提高磁体磁性能的温度稳定性,获得优异高温磁性能具有一定的实际意义。
研究了两快淬条带样品的磁粘滞行为。结果表明,磁粘滞行为主要由条带内的不可逆磁化决定,热激活场随外场增大而增大,样品A的热激活能分布较样品B窄,而室温下样品B的热激活体积大于样品A。随温度升高样品B的磁粘滞系数S(H)的峰值向低场方向移动,而且在高场处出现另一较小的S(H)峰,分析认为这是条带内两相热激活能随温度变化速度不同导致的;而随温度变化,样品A的S(H)曲线的峰与外场的依赖关系表现出非单调变化的特点。这可能是磁粘滞过程中晶间交换作用改变热激活能分布的结果。随温度升高样品A的热激活场先减小,至500℃时达到最小值,然后随温度升高而增大。这一结果进一步分析了两样品性能差异的物理原因,有助于对Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z高温磁体的磁性和反磁化机理的认识。
通过微磁学有限元方法系统研究了微观结构对Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z磁体磁性能的影响。通过改变两相磁性能参量,模拟了Cu含量不同导致不同矫顽力温度关系的两种Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z磁体的反磁化过程,结果发现低Cu含量的Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z磁体与高Cu含量的Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z磁体的磁性能与微结构的依赖关系相反。对Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z磁化行为的温度依赖性的模拟表明随温度升高反磁化机制从畴壁钉扎向一致转动模式转变。从理论上探讨了提高Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z磁体磁性能的途径,阐明了Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z磁体矫顽力机理随温度的变化关系,加深了对高温磁体反磁化机制的理解。
研究了不同温度下各向异性Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z磁体矫顽力的角度依赖性,发现增大外场与磁体易轴夹角ψ,磁体矫顽力先下降后上升。在较低温度下,至ψ=45°时,矫顽力达到最小值,但在较高温度下,由于杂散场的影响较为突出,ψ=60°时矫顽力达到最小值。磁矩分布图表明室温下,低角度时,反磁化过程中表现出畴壁钉扎现象;当ψ增大时,反磁化机制逐渐转变为一致转动模式。