SmCo，NdFeB永磁材料的价电子结构与磁性和力学性能的关系
稀土永磁材料由于具有优异的磁性能，使其一问世就立即引起人们极大地关注，利用其能量转换和磁的各种物理效应可以制成多种形式的功能器件。与稀土永磁材料的磁性能和制备技术研究相比，其价电子理论研究很少见有报道。本论文应用固体与分子经验电子理论研究了Fe，Co，Ni，SrriCOs，Sm2Col7和Nd2Fe14B的价电子结构，计算了它们的磁矩和居里温度，并讨论它们与价电子结构的关系，同时还探讨了Nd-Fe-B磁体的力学特性。
计算得到α-Fe，β-Co及Ni的价电子结构合理，居里温度和磁矩都只与四种电子中的磁电子相关；对结合能起主要贡献的是共价电子，晶格电子项作用很小，哑对电子和磁电子项起削弱作用；对熔点起主要作用的是最强键上的共价电子对数。根据共价电子对的空间分布，可推断出磁电子的空间分布，据此得到Fe，Ni单晶易磁化方向的定性解释。
SmriCos，Sm2Co17和Nd2Fe14B的价电子结构合理，磁矩和居里温度的计算结果均与实验值相符。各Co晶位、各Fe晶位磁矩不同是由于共价电子与磁电子发生了转化；居里温度主要与磁电子相关，同时原子间键距也会影响到合金的居里温度；Nd2Fe14B晶体中，除Fe©晶位外，所有Fe原子上、下两侧的有效正电荷数及平均核间距都明显不同，这种沿c轴方向上的明显差别造成了晶体电场，它促使各个Fe原子磁矩沿c轴方向排列。
SmiCo5单胞内，原子层间结合非常紧密，相比而言，在单胞的棱边和表面处，原子间的结合比较弱。在Nd-Fe-B磁体中，主相相结构比富Nd相稳定，富Nd相的结合强度远低于主相的结合强度，这可能是Nd-Fe-B磁体的断裂方式主要为沿晶断裂的原凶之一。通过对比主相和富Nd相的相结构因子得出占体积分数大的主相的晶格电子密度pLV较小，这可能是Nd-Fe-B磁体塑性差，机械加工困难的原因之一。通过考查SmCos和Nd2Fe14B的强弱键分布图，发现所有与Sm原子和Nd原子相连的键都比较弱，推断稀土永磁材料的脆性主要是由稀土原子引起的。
价电子结构;居里温度;断裂机制;永磁材料;力学性能;磁性能
钢铁研究总院
硕士
材料物理与化学
朱明刚
2009
中文
TM273
70
2010-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）