Finemet合金析出相結(jié)構(gòu)與磁性的第一性原理模擬.pdf

1、Finemet合金的軟磁性能十分優(yōu)異，其磁性機(jī)理不同于傳統(tǒng)的磁性材料，對(duì)Finemet合金磁性機(jī)理的探索在它問世之初就在不斷進(jìn)行。Finemet合金之所以具有優(yōu)異的軟磁性能與它的微觀結(jié)構(gòu)密不可分。研究表明，F(xiàn)inemet合金的軟磁性能受納米晶結(jié)構(gòu)、晶粒尺度、α-Fe(Si)的成分等因素的影響。立方晶相的幾何結(jié)構(gòu)對(duì)磁性能有重要影響，所以研究bcc結(jié)構(gòu)的α-Fe(Si)相的磁性及對(duì)Finemet合金磁性能的影響對(duì)于揭示Finemet合金磁性

2、機(jī)理有重要的意義。
　　本文采用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法研究Finemet合金中析出相α-Fe(Si)的晶體結(jié)構(gòu)與磁性，探討影響立方結(jié)構(gòu)α-Fe(Si)相磁性能的各個(gè)因素。從電子自旋角度出發(fā)，分別計(jì)算分析了不同比例的Si置換α-Fe超晶格中不同位置的Fe原子后α-Fe(Si)體系的磁性能。計(jì)算結(jié)果表明，自旋態(tài)密度是影響磁性能的關(guān)鍵因素。發(fā)現(xiàn)Si置換α-Fe超晶格頂角處Fe原子得到的體系比取代體心位置Fe原子的體系磁性要

3、好。由此可以得出結(jié)論，在一定的含量范圍內(nèi)，隨著Si含量的增加，Si出現(xiàn)在α-Fe超晶格中頂角位置的幾率增大，α-Fe(Si)相的軟磁性能提高，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。本文的研究工作有助于理解Finemet合金的磁性機(jī)理。
　　多年來人們一直試圖通過合金化或者改變合金元素的成分配比來改變材料的軟磁性能，以探討磁性機(jī)理。本文通過基于密度泛函理論的第一性原理模擬計(jì)算Al以不同的取代位置而Si以不同的置換固溶于α-Fe相中以后，α-Fe(SiAl

4、)相的結(jié)構(gòu)與磁性，從而探討Al部分替代Nb對(duì)Finemet合金軟磁性的影響。計(jì)算結(jié)果顯示，Al進(jìn)入α-Fe(Si)晶體相后對(duì)磁性能的影響可以從兩個(gè)方面來考慮:一是由于Al和Si的s、p軌道雜化作用，導(dǎo)致d軌道在費(fèi)米面附近的上下自旋有所增加。所以總體上下自旋態(tài)密度也會(huì)隨之增加，則α-Fe(SiAl)體系的磁矩會(huì)有所增加;二是Al進(jìn)入α-Fe(Si)晶體相以后，由于原子間的尺度差異增大，導(dǎo)致晶格的畸變量也增大。這將使得晶粒的堆積密度增大而晶