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新型Sm-Co基三元永磁合金的电子结构及磁性研究

张昌文  
【摘要】:随着现代工业和国防科学技术的发展,稀土永磁材料在计算机、通讯、航天航空以及核工业等部门的应用日益广泛,传统的稀土永磁材料的某些磁性质(如矫顽力、居里温度及温度系数等)已不能适应新的应用要求。因此,具有更加优异磁性能的新型永磁材料的研究和开发已经成为当代磁学科研工作者的一个重要课题。 目前,关于新型永磁体的研究大多集中在可应用于较高温度(≥450℃)的Sm-Co系列高居里温度和高矫顽力永磁材料。对于Sm_2Co_(17)(2:17型)永磁体,虽然其表现出高居里温度(T_c=920℃)和高磁能积[(BH)_(max)=297KJ/m~3],但是它的温度系数太差(β=-0.3%),致使其在300℃时,内禀矫顽力就下降到1T以下。近年来,实验发现具有TbCu_7(P6/mmm)型结构,以Sm-Co为基的稀土永磁材料具有较大的各向异性场(H_A=10~18T)和较低的内禀矫顽力温度系数(β=-0.11%)等高温优异磁性能,表现出更好的应用前景,引起了人们很大的兴趣。但是单纯的SmCo_7是亚稳相,不易制得,而且在较高温度就分解成合金SmCo_5与Sm_2Co_(17)。现在人们发现,如果在亚稳相SmCo_7中加入某种第三元素(取代少量Co),降低系统的内能,就有可能使亚稳态合金SmCo_7成为高温稳定相。因此,近几年的研究工作,都是通过大量实验,寻找三元合金Sm(Co,M)_7(M=Si,Cu,Ti,Zr,Hf等)的稳定结构。尽管人们对合金Sm(Co,M)_7做了大量研究工作,而且在实验室中取得了少量性能很好的样品,但其实验重复性很差,无法实现规模生产。至今,寻找三元合金Sm(Co,M)_7的工作仍然处在实验的初期阶段,人们对1:7型Sm-Co-M合金的实验研究并没有达到预期的效果。 MS-Xα方法是由Slater等人根据能带理论的Hartree-Fock-Slater方程发展起来的一种关于物质电子结构及磁性的量子化学计算方法,这种方法与传统的Hartree-Fock自洽场分子轨道理论不同。与从头计算方法比较,MS-Xα方法在处理含有重原子的体系时,计算量的增加相对较少;其计算结果的精确度也可与从头计算方法相比拟。因此,我们采用基于原子团簇模型的MS-Xα方


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