高丰度稀土永磁体Ce1-xMgxCo3矫顽力性能的微磁学模拟

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作为最新发现的高丰度稀土永磁体之一,Mg掺杂的Ce Co3合金因其铁磁性强、磁晶各向异性大、成本低、析氢性能好等优点而受到广泛关注。然而,Ce1-xMgxCo3磁体的矫顽力潜力尚未充分挖掘,在一定程度上限制了其实际应用。众所周知,样品矫顽力和微观结构有着密切关系。厘清微观结构与矫顽力的依赖关系不仅具有重要的理论意义,而且对于设计更高性能的磁体具有重要的应用价值。为了充分挖掘高丰度稀土永磁体的永磁性能,本文通过微磁学模拟了该体系的磁化行为,分析了宏观磁学性能与晶粒尺寸、析出相等不同微观结构的依赖关系,找到了Ce1-xMgxCo3永磁体矫顽力相关性能参数。该工作为促进我国稀土平衡利用提供了重要借鉴。本文的主要研究内容如下:(1)首先模拟了平均晶粒尺寸Ce1-xMgxCo3多晶永磁体矫顽力的影响。分别建立了维诺图多晶模型和立方纳米线模型,对不同晶粒尺寸下的多晶样品进行了微磁学模拟。通过对磁化行为进行分析,结合不同磁场下的模拟图像讨论了其矫顽力机制。结果表明,在纳米圆盘和纳米线多晶模型下,磁体矫顽力均表现出非线性尺寸依赖性,粒度约为320 nm时矫顽力可以达到1.40~1.45 T。另外,对于纳米线多晶模型,沿轴向磁化往往能获得较大矫顽力。(2)研究表明在制备Ce1-xMgxCo3样品时,样品内有少量Co或者Mg Co2相析出。基于此,为了进一步分析这些析出相对磁体矫顽力的影响,我们建立不同模型探究析出相对磁体矫顽力的影响机制。分别模拟了磁性相Co和非磁性相Mg Co2析出在单晶表面、单晶内部以及多晶体内部的情况。模拟结果表明,当磁体内存在少量Co磁性相时,Co析出相往往作为成核型缺陷使磁体矫顽力下降;而在多晶磁体内部析出少量非磁性相Mg Co2时,能提高磁体矫顽力。
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