钕铁硼冲击去磁特性和机理研究

发布时间：2018-01-08 14:11

  本文关键词：钕铁硼冲击去磁特性和机理研究　出处：《北京理工大学》2014年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：一些铁磁性材料受到冲击波的压缩后，磁化强度会迅速减小，这种现象称为冲击去磁效应。冲击去磁效应主要应用于爆炸冲击去磁脉冲功率发生器的研究与设计。目前，人们对冲击去磁机理的认识并不十分清楚。因此，开展铁磁性材料的冲击去磁机理研究，建立冲击去磁和放电过程的理论计算方法，对爆炸冲击去磁脉冲功率发生器的理论设计和性能提高具有重要意义。 本文采用轻气炮驱动飞片对钕铁硼磁体进行了冲击加载实验，采用锰铜压阻传感器测量了磁体内部不同位置的压力 时间曲线，得到了钕铁硼在3.3 7.2GPa压力范围内的Hugoniot关系和Grüneisen状态方程，建立了钕铁硼冲击加载计算模型，通过数值模拟计算获得了钕铁硼冲击加载下动态力学响应规律。 采用扫描电子显微镜对冲击后的钕铁硼进行微观结构观测，采用振动样品磁强计测量了受冲击前后钕铁硼的磁滞回线。研究表明，冲击后磁体发生沿晶断裂，但晶界相的微观结构并未发生变化；沿晶断裂弱化了相邻主相间的交换耦合的作用，晶界相的滑移和断裂改变了主相和晶界相的取向关系；冲击后磁体的晶界相中存在大量的含微裂纹和孔洞的缺陷区，这些缺陷区周围形成低各向异性区，使成核场减弱。 基于分子场理论，引入压力等效场，改进了双亚点阵理论模型，分析了钕铁硼主相化合物在不同温度和压力下的磁性转变机制。计算了压力对钕铁硼化合物磁致伸缩系数、磁化率、磁化强度以及居里温度的影响，给出了钕铁硼化合物发生铁磁 顺磁相变的压力和温度判据。计算表明磁体的居里温度向低温区转移，从而使铁磁 顺磁相变更容易发生。压力诱导居里温度下降是冲击去磁效应的主要原因。 改进了三维伊辛模型，对压力诱导钕铁硼的磁相变过程进行了较完整的描述。在钕铁硼晶格的哈密顿量中引入外压力场和外磁场，采用蒙特卡罗计算方法，计算了压力场和磁场作用下磁化强度、磁化率及比热容与温度的变化关系。结果表明压力使Nd2Fe14B的居里温度逐渐向低温区转移，从而使铁磁 顺磁相变更容易发生。而磁场使Nd2Fe14B的居里温度移向高温区，从而阻碍了铁磁-顺磁相变的发生。 基于磁体磁化电流假设，，提出了根据冲击波作用下圆薄片电流磁感线的动态分布，计算磁体磁感应强度的方法。建立了冲击去磁过程中磁电动态转换理论计算模型，解决了冲击去磁脉冲功率发生器感生电动势动态变化的理论计算难题。计算结果表明，感生电动势的大小取决于冲击波速度、磁化电流(或磁化强度)、磁体的半径、线圈匝数等参数。而磁体的长度会影响输出电压或电流的脉宽。采用炸药平面波冲击加载钕铁硼永磁体的方法，进行了爆炸冲击去磁脉冲放电实验，测量了输出电压及电流曲线。结果显示磁体的矫顽力越低，抗退磁能力越弱，则发生器的输出功率越大。
[Abstract]:Some ferromagnetic materials are subjected to shock wave compression , and the magnetization decreases rapidly . The phenomenon is called the impact demagnetization effect . The impact demagnetization effect is mainly applied to the research and design of the impulse demagnetization pulse power generator . Therefore , it is not very clear that the impact demagnetization mechanism of the impact demagnetization is not very clear . Therefore , the theoretical calculation method of the impact demagnetization and discharge process is established , and the theoretical design and the performance improvement of the explosion impact demagnetization pulse power generator are important .

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本文编号：1397416