Sm-Co/α-Fe双层膜和多层膜磁反转的微磁学模拟

采用微磁学模拟软件OOMMF,详细研究了软/硬磁层总厚度不变,结构的变化对Sm-Co/α-Fe薄膜磁性能和磁反转过程的影响。结果显示,从双层膜变化到多层膜的过程中,不同的结构具有不同的磁性能和磁反转过程;当结构优化为Sm-Co(7.5 nm)/α-Fe(2.5 nm)/Sm-Co(5 nm)/α-Fe(2.5 nm)/Sm-Co(7.5 nm)多层膜时,最大磁能积和矫顽力相比Sm-Co(20 nm)/α-Fe(5 nm)双层膜大幅度提高,分别为1015.44 k J/m3和μ0Hc=1.891T。此结论对高性能交换耦合类磁性薄膜的研究具有一定的指导意义。     

Sm-Co/α-Fe/Sm-Co三层膜磁反转过程的微磁学模拟

使用微磁学模拟软件OOMMF详细研究了软、硬磁层厚度对Sm-Co/α-Fe/Sm-Co磁性纳米三层膜体系磁反转过程的影响。结果显示,固定硬磁层厚度2.5nm,随着软磁层厚度的增大,体系由完全耦合的单相反转行为转变为软磁中心部分优先成核的两相反转行为。对于指定的硬磁层,只有软磁层达到一定厚度时,Sm-Co/α-Fe/Sm-Co磁性纳米三层膜才会体现出与Sm-Co单层膜不一样的磁反转过程和磁性能。     

Nd2Fe14B/α-Fe双相永磁合金中相含量的X射线衍射测定

用Rietveld法模拟计算稀土双相永磁合金Nd2Fe14B/α-Fe的X射线衍射谱(XRD),并根据多相体模型与无标定量相分析法确定各物相的含量.此外,通过结构精修也可以进一步提取诸如纳米晶尺寸等微结构信息.对一组熔淬Nd2Fe14B合金经700℃、不同时间退火(晶化处理)的样品进行α-Fe含量的测定结果表明,实测结果与实际工艺相吻合.该法可以推广应用于其他稀土双相永磁合金如Pr2Fe14B/α-Fe(Fe3B)的相含量测定与微结构分析.     

Nd含量对Nd2Fe14B/α-Fe各向异性双相复合纳米晶磁体织构和磁性能的影响

采用放电等离子快速热压、热变形的方法制备了名义成分为NdxFe94-xB6(x=8,9,10,11)的各向异性Nd2Fe14B/α-Fe双相复合纳米晶永磁。研究了Nd含量对各向异性Nd2Fe14B/α-Fe双相复合纳米晶永磁织构和磁性能的影响。研究结果表明,随着Nd含量的提高,Nd2Fe14B/α-Fe双相复合纳米晶永磁c轴晶体织构逐渐强化,饱和磁化强度逐渐降低,但是磁体的矫顽力逐渐提高并导致剩磁也随之提高。     

熔淬法制备的Nd2Fe14B/α-Fe纳米晶复合永磁体的磁性能

采用熔淬法制备了Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合永磁合金。采用X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等分析方法研究了在不同淬速下Nd8.5Dy1Fe84Co1B5.5Ga1合金的相组成和磁性能。结果表明,16m/s的淬速获得了最佳磁性能:μ0Mr=973mT,Hci=523.2kA/m,(BH)max=112.7kJ/m3。     

铌添加对（Nd0.4Pr0．6）9Fe76B15熔淬非晶合金晶化行为及矫顽力的影响

用熔淬法制备了(Nd0.4Pr0.6)9Fe76-xNbxB15(x=0,2,3,4)非晶合金薄带,然后在600～740℃进行退火晶化.用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)研究了添加Nb对快淬(Nd0.4Pr0.6)9Fe76B15非晶合金晶化行为和矫顽力的影响,发现Nb的添加改变了(Nd0.4Pr0.6)9Fe76B15的晶化行为,并且极大地提高了合金的矫顽力.未添加Nb的(Nd0.4Pr0.6)9Fe76B15非晶合金晶化时,首先转变成(Nd,Pr)2Fe23B3亚稳相,在退火温度为640℃时,亚稳相开始分解为(Nd,Pr)2Fe14B和α-Fe两相组织,随着退火温度的进一步升高,合金中的(Nd,Pr)2Fe14B相开始减少,而室温非磁性相(Nd,Pr)1.1Fe4B4逐渐增多.添加Nb的(Nd0.4Pr0.6)9Fe72Nb4B15非晶合金晶化时,先从非晶基体中析出α-Fe相,随着温度的升高,剩余的非晶相继续晶化形成(Nd,Pr)2Fe14B和Fe3B相.这说明添加Nb可以避免亚稳相的形成,促进(Nd,Pr)2Fe14B硬磁相的生成,同时细化了晶粒,改善了材料的磁性能,使合金矫顽力从未添加Nb的397.3 kA/m提高到了添加4at% Nb时的1091.2 kA/m.     

放电等离子烧结制备的Nd_2Fe_(14)B/α-Fe复合永磁材料

采用粉末混合技术和放电等离子烧结制备出各向同性Nd2Fe14B/α-Fe复合磁体.Fe的加入使磁体的剩磁增强,矫顽力降低.当(NdDy)14Fe79.5Ga0.5B6中Fe粉添加量达到5wt%时,磁体综合性能最佳:Br=0.84T,Hcj=1474kA/m,(BH)max=105.3 kJ/m3.当Fe含量大于5wt%时,由于Fe的团聚严重,α-Fe与基体相Nd2Fe14B作用效果降低,从而导致磁体磁性能降低,退磁曲线呈明显的两相特征.为进一步提高磁体性能,对含5wt%Fe粉的热压磁体进行热变形,形变量为70%,与不含Fe粉的热变形磁体相比,剩磁有所提高,而矫顽力下降很大,磁体(BH)max从231kJ/m3提高到266kJ/m3.     

稀土材料微波吸收特性的研究

对稀土材料微波吸收剂的制备方法和吸波特性进行了研究,并对用行星球磨机研磨含有过量α-Fe的Nd2Fe14B而制得的纳米材料,以废旧Nd2Fe14B为主再渗杂锂、钛、锌后得到的吸波材料及锂锌铁氧体微粉的吸波特征进行了对比。实验结果表明：由含有过量α-Fe的Nd2Fe14B经球磨后制得的纳米材料具有显著的吸波性能,在匹配厚度其吸收峰值最高达到37dB以上,它是一种有发展前景的微波吸收剂。     

膜厚对NiFe单层膜及NiFe/FeMn双层膜性能的影响对比研究

采用直流磁控溅射法在Si(111)基片上制备不同厚度的Ni Fe单层膜、NiFe/FeMn双层膜,结合原子力显微镜(AFM)、振动样品磁强计(VSM)及电子顺磁共振(EPR)波谱仪研究了纳米膜的微观形貌、表面粗糙度、静磁性能及微波磁性能。结果表明,相对于Ni Fe单层膜,反铁磁性覆盖层FeMn的引入,使Ni Fe/FeMn双层膜的共振场(Hres)下降,与自旋波共振相关的有效交换场得以提升,说明在一定的外加稳恒磁场下,利用铁磁/反铁磁(FM/AF)多层膜结构所产生的钉扎效应能够提高薄膜的共振频率。在20～70 nm的NiFe薄膜厚度范围内,单层膜的共振场为1289～1354Oe,而双层膜的共振场降至1089～1118 Oe。     

主相;副相,第二相;母体,前驱

“主相”(main phase，major phase，primary phase)：指材料中决定材料性能的那一部分，它是材料的主要部分。以Nd-Fe-B材料为例，它由Nd2Fe14B相、富Nd相、富B相、α-Fe相等组成。其中Nd2Fe14B相占绝大部分；Nd-Fe-B磁体的磁性主要由Nd2Fe14B相决定，因此，Nd2Fe14B相就是Nd-Fe-B材料的主相。“主相”有一个近义词：“基体”(matrix)，指复合材料中的一方（但不一定是多的一方）。复合材料的另一方弥散在基体中。 “副相”（secondary phase，minor phase，additional phase），也称“次相”，但一篇文章中宜选用一个名称，不要…     

Nd7Fe61B22Mo4Y6纳米复合永磁材料的磁性能及微结构

采用铜模喷注法成功制备了尺寸为1×5×50 mm的长片状Nd_7Fe_(61)B_(22)Mo_4Y_6合金。通过差式扫描量热分析、X射线衍射分析及磁性能测量系统研究了合金的热稳定性、相组成及磁性能。结果表明,合金的磁性能对于热处理条件极为敏感,铸态合金显示软磁性能,经不同温度热处理后,其磁性转变为硬磁特性。通过740℃等温退火10 min,合金表现出最佳磁学性能,其中剩磁0.51 T,矫顽力1289 kA/m,最大磁能积46.2 kJ/m3。Nd_7Fe_(61)B_(22)Mo_4Y_6合金优良的磁性能可以归结为软磁相颗粒α-Fe、Fe3B和硬磁相颗粒Nd2Fe14B之间强烈的交换耦合作用。由于其尺寸大和磁性能良好的特点,Nd-Fe-B-Mo-Y系纳米复合永磁合金具有潜在的应用价值。     

纳米交换耦合稀土永磁材料研究进展

纳米交换耦合稀土永磁材料是纳米尺度的软磁相和永磁相依靠交换耦合作用来提高永磁性能的未来磁体,是一种人工设计的材料,为稀土永磁材料提供了新的研究方向。从理论上,通过纳米交换耦合可以突破原有稀土永磁材料的最大磁能积极限值,有希望开创新的思维方式——从制备途径来研究第四代稀土永磁材料,而不是延续前三代从化学组成上进行探索。20世纪90年代,研究人员提出了纳米交换耦合稀土永磁材料的概念,到21世纪研究人员分别对SmCo5/α-Fe、Nd2Fe14B/Fe67Co33、SmCo7/FeCo、(SmCo+FeCo)/Nd2Fe14B等纳米交换耦合永磁材料进行了研究。通过新的制备工艺可突破原有稀土永磁材料性能的理论极限值,最大磁能积得到大幅度提高,为稀土永磁材料的高性能化提供了一个新的途径。     

Ta取代对纳米复合NdFeB合金的影响机理研究

用熔体快淬法(meltspinning)制备了Nd9Fe86-xB5Tax(x=0,1,2,3)直接淬火纳米晶和部分非晶薄带,研究了过渡族元素Ta取代对纳米复合NdFeB/α-Fe合金组织和性能的影响。结果发现,对于直接淬火纳米晶合金,1%的Ta取代能提高材料的矫顽力和最大磁能积,Ta含量超过1%材料的综合磁性能反而降低。但是,Ta取代并没有起到细化晶粒的效果。为了解Ta取代的作用,研究了部分非晶合金的晶化行为。结果表明,Ta取代明显提高了Nd2Fe14B相的晶化温度,含Ta合金性能降低的主要原因可能是Ta推迟了硬磁相的晶化过程,导致了软磁相的过分长大。同理可解释部分非晶合金经热处理后磁性能远远低于优化的直接淬火纳米晶合金。     

NiFe/Cu多层膜的结构与层间耦合效应

用直流磁控溅射方法在玻璃基片上制备了[Ni_(80)Fe_(20)/Cu]_(20)多层膜,其中采用了靶表磁场强度不同的靶腔沉积铜层,利用X射线衍射和振动样品磁强计对Cu(100nm)/[Ni_(80)Fe_(20)(0.9nm)/Cu(tCu)]_(20)两个系列样品的结构和磁性进行了表征。靶表磁场较弱时沉积的多层膜具有良好的层间耦合振荡行为,而靶表磁场较强时制备的多层膜没有出现反铁磁耦合。依据上述事实,我们推测靶表磁场强度的不同会影响Ni Fe/Cu界面扩散,进而对多层膜样品的磁性产生影响。用靶表磁场较弱的靶腔沉积中间层铜能够有效减小界面互溶程度,改善镍铁与铜的成层质量。而靶表磁场较强的靶腔溅射出的铜原子具有较高能量,在界面处扩散并与镍铁层互溶,破坏了层状结构。     

富FeCo晶粒对非晶TbFeCo薄膜磁特性的影响

用磁控溅射法分别在玻璃基底和硅片上沉积Tbx(Fe85Co15)100-x(x=24.7, 40.8, 厚～20nm)薄膜和Fe51Pt49(8 nm)/ Tbx(Fe85Co15) 100-x (～70 nm)双层薄膜,研究了非晶TbFeCo薄膜中富FeCo晶粒的存在对薄膜磁特性的影响.使用磁光克尔效应(MOKE)和振动样品磁强计(VSM)测量样品的磁滞回线,观察到单层TbFeCo薄膜及FePt/TbFeCo双层薄膜中由于富FeCo晶粒的存在导致的磁化反转相分离的特征,并通过测量FePt/TbFeCo双层薄膜的小回线进一步得到了分离后的磁化反转回线,证实了本文的解释.通过改变Tb靶的溅射功率,也观察到Tb含量不同的样品中都存在磁化反转相分离的特征.     

热处理温度对Fe_(83.5)B_(15)Cu_(1.5)合金结构及性能影响

通过熔体快淬法制备具有(200)取向α-Fe晶粒的Fe83.5B15Cu1.5非晶纳米晶合金,并重点研究了在制备过程中α-Fe晶粒的产生以及贴棍面和自由面对合金结构与磁性能的影响规律。研究表明,Fe83.5B15Cu1.5合金在熔体快淬之后具有大量(200)择优方向的α-Fe晶粒。晶化热处理之后,贴辊面的微观形貌主要是球形纳米颗粒,而自由面的微观形貌主要是长度为200~300nm的片状多孔结构。经过热处理(温度390℃,保温时间10min)之后可获得最佳磁性能为:饱和磁感应强度Bs=1.83T,矫顽力Hc=8.7A/m。本研究对Fe基非晶合金软磁材料的发展具有积极意义。     

倾斜溅射对Fe/IrMn外延交换偏置异质结磁性的影响

在MgO(001)单晶衬底上以0～50°的倾斜溅射角外延生长Fe(5nm)/IrMn(10nm)交换偏置异质结以及固定倾斜溅射角50°生长不同铁磁层厚度(5,10,20nm)的Fe/IrMn(10nm)交换偏置异质结,系统地研究了倾斜溅射和铁磁层厚度对磁翻转过程的影响。基于矢量网络分析仪铁磁共振测试,样品的铁磁共振场随外磁场方向呈现出四重对称的变化规律,证实了铁磁层的外延生长。基于磁光克尔效应测试,通过改变测试过程中外磁场方向,观察到矩形、非对称、一边两步磁滞回线,并利用90°畴壁成核和位移机制对磁翻转场的角度依赖关系以及不同磁翻转方式的临界磁场角度进行合理解释。     

Nd_2Fe_(14)B图形化点阵的微磁学模拟

以微磁学理论为基础,详细研究了厚度不变,尺寸和间距的变化对Nd_2Fe_(14)B图形化点阵磁性能和磁反转过程的影响。结果显示,当点阵厚度(20 nm)和间距(30 nm)保持不变,随着点阵半径的增大,矫顽力和交换作用能降低,静磁能逐渐增大,磁化过程由一致反转的单畴态过渡到非一致反转的多畴态;保持点阵厚度(20 nm)和点阵半径(30 nm)不变,随着点阵间距的增大,磁耦合相互作用减弱,矫顽力逐渐增大,当间距增大到40~50 nm时,磁耦合相互作用基本消失,矫顽力基本不再发生变化。     

Nd_δFe_(14)B(δ=2.18～11)纳米晶合金的性能及矫顽力机理分析

通过直接甩带制备出不同富稀土含量的NdδFe14B(δ=2.18~11)纳米晶合金,并对其性能和矫顽力机理进行了研究。结果表明,在最佳条件下制备的NdδFe14B合金中,随着合金中Nd含量的增加,其矫顽力从1021k A/m提高到了1713k A/m,剩磁从0.80T减小到0.38T,饱和磁极化强度Js和Js/Js(Nd2Fe14B)逐渐减小,磁能积从104k J/m3降低至29k J/m3。其中,Nd2.82Fe14B合金的Jr/Js=0.52、Nd11Fe14B合金的Jr/Js=0.51,表明磁性颗粒间交换耦合作用仍然存在,但Nd11Fe14B的交换耦合作用相对较弱;两种薄带合金的矫顽力行为均具有钉扎机制特征。通过构建NdδFe14B合金矫顽力和硬磁性颗粒间相对距离之间的关系,发现其矫顽力和距离基本满足线性关系。     

Fe/In2O3/Fe多层膜的磁性及巨磁电阻效应

采用射频溅射方法成功制备了由过渡族元素Fe和半导体材料In2O3交替生长构成的Fe/In2O3/Fe多层膜、室温下，磁性测量结果表明样品具有超顺磁性，符合朗之万方程；磁电阻比的最大值为2.93%，遵从颗粒膜磁电阻的平方律。上述实验结果表明该多层膜样品具有类似于颗粒膜的结构。