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新型稀土永磁材料的理论计算与衍射实验研究

作　者: 孙光爱
导　师: 陈波
学　校: 中国工程物理研究院
专　业: 核能科学与工程
关键词: 稀土永磁材料 X射线衍射 (L)APW+lo方法 中子粉末衍射
分类号: TM273
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 139次
引　用: 4次
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内容摘要


新型稀土-铁金属间化合物具有重要的实际应用价值,对其微观机理和相关物理性能认识具有重要意义,可为提高该类化合物性能和开拓新的应用领域提供理论参考。本论文初步解释了ThMn12型的R（Fe,Mo）12化合物热膨胀反常现象,分析了R（Fe,Si）12Nx化合物Si原子与N原子替代效应以及Nd（Fe,Si）11Cx化合物磁性的微观机理。论文取得进步点主要如下: 本文采用变温X射线衍射技术,对R（Fe,Mo）12化合物（R=Nd,Y,Dy）热膨胀反常现象进行了研究。结果表明R（Fe,Mo）12化合物（R=Dy,Nd,Y）有相似的a轴热膨胀反常与正常的c轴热膨胀现象,分析认为R（Fe,Mo）12化合物热膨胀反常主要取决于Fe-Fe相互作用,根据Nd（Fe,Mo）12的结构参数,不仅较短的Fe-Fe键负相互作用对热膨胀反常有贡献,8j-8j等较强的Fe-Fe正相互作用也有很大贡献。同时讨论了第三元素Mo的替代作用影响热膨胀反常的机理。 采用基于密度泛函理论的全势能线性缀加平面波（（L）APW）+局域轨道（lo）和广义梯度近似理论（GGA）开展了R（Fe,Si）12化合物（R=Y, Nd）的理论计算研究,结果表明:RFe10Si2化合物（R=Y, Nd）饱和磁矩明显大于同类RFe10M2化合物（M=Ti, V, Cr, Mn, Mo和W）,Si原子在化合物中存在两种杂化机制,Si（8j）原子会同时减小三种晶位Fe原子磁矩,Si（8f）则主要减小Fe（8i）与Fe（8j）原子磁矩。由费米面态密度变化分析认为加入Si原子会大大提高化合物居里温度。 采用低温下中子粉末衍射实验技术与密度泛函理论计算相结合对DyFe10Si2化合物的结构与间隙氮原子效应进行了研究。中子衍射实验结果表明DyFe10Si2化合物在77K温度下的易磁化方向与ab平面存在11°左右的夹角。计算结果表明DyFe10Si2N化合物中间隙N原子虽有利于提高化合物饱和磁矩,但其作用很不明显;在Si原子占8j位时N原子对Fe（8f）原子磁矩的增大作用减弱,同时降低了Fe（8i）原子磁矩。 理论计算NdFe9Si2Cx化合物（x=0,2）态密度和磁矩等结果表明NdFe9Si2化合物中Si原子主要与4b位和32i位Fe原子产生杂化,导致Fe原子磁矩减小。NdFe9Si2C2化合物C原子使32i位Fe原子磁矩进一步降低,同时减弱了Si原子的影响,使得4b位Fe原子磁矩增大。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 引言  7-11
  1.1 永磁材料发展概况  7-8
  1.2 ThMn_(12)型化合物结构与磁性的研究概况  8-9
  1.3 研究背景和选题  9-11
第二章 基本理论简介  11-22
  2.1 稀土-铁族金属间化合物的交换作用  11
  2.2 能带理论与计算原理  11-16
    2.2.1 能带理论  11-12
    2.2.2 能带计算原理  12-16
  2.3 中子衍射磁结构分析理论与方法  16-20
    2.3.1 中子衍射磁散射分析基本理论  16-18
    2.3.2 中子衍射磁散射数据处理方法  18-20
  2.4 磁致伸缩的唯象理论  20-22
第三章 R(Fe，Mo)_(12)型稀土永磁材料热膨胀反常现象研究  22-29
  3.1 样品制备  22-23
  3.2 X射线衍射实验测量与数据分析  23-24
  3.3 实验结果与分析  24-29
第四章 新型稀土永磁材料结构与磁性的密度泛函理论研究  29-41
  4.1 计算方法、模型与软件  29-32
    4.1.1 计算理论方法  29-31
    4.1.2 计算模型  31
    4.1.3 计算软件  31-32
  4.2 R(Fe，Si)_(12)化合物的电子结构与磁性  32-36
    4.2.1 YFe_(10)Si_2结构优化计算  32
    4.2.2 磁矩计算  32-33
    4.2.3 总态密度  33-34
    4.2.4 局域态密度  34-35
    4.2.5 微观特征与磁性  35-36
  4.3 Nd(Fe，Si)_(11)C_x化合物的电子结构与磁性  36-41
    4.3.1 总态密度  36
    4.3.2 局域态密度  36-39
    4.3.3 磁矩  39-40
    4.3.4 生成焓的计算  40-41
第五章 DyFe_(10)Si_2N_x化合物中子衍射实验与理论计算研究  41-51
  5.1 中子粉末衍射实验与计算模型  41-42
  5.2 结果与分析  42-51
    5.2.1 晶体结构  42-44
    5.2.2 态密度  44-49
    5.2.3 磁矩  49-51
第六章 结论  51-53
致谢  53-54
参考文献  54-62
附录  62-63
  A1 硕士期间发表文章目录  62-63
  A2 硕士期间参加学术活动情况  63

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 磁性材料、铁氧体 > 永磁材料、永久磁铁
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