纳米晶合金介观高频饱和机理的微磁学分析

发布时间：2020-12-13 12:25

　　随着现代铁磁技术的日益精进及电子设备的小型化、轻量化发展,纳米晶软磁合金作为一种颇具发展前景的新型磁性材料,近年来凭借其优异的综合软磁性能备受关注,被广泛地应用于能源、通信、电气及汽车工业等领域。在实际应用中,纳米晶合金会面临各种不同的工况,可能工作在磁饱和、直流偏磁等特殊条件下,故需要建立更加准确的等效模型。然而目前该合金材料在高频饱和工况下的建模问题由于缺乏基础研究而变得越来越突出。为推进纳米新材料的工程应用,本文以Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶合金为研究对象,以材料的高频饱和特性为研究目标,以微磁学计算为研究手段,分别从介观尺度与宏观尺度定量研究了不同因素对该合金材料高频磁化进程的影响机理,具体工作内容如下:(1)深入研究微磁学计算基本理论,建立了模拟体系的能量方程及磁化强度进动方程。以随机各向异性模型为基础,构建了纳米晶合金材料的球状介观结构模型,并对所建模型的静态磁特性进行了测试对比。结果表明该计算模型矫顽力随晶粒尺寸的变化趋势与理论分析一致,且计算得到的磁性参数接近粉末状纳米晶合金的实验数据,验证了建模思路的正确性。(2)将纳米晶合金材料可能面临的运行工况概... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 纳米晶软磁材料
        1.2.1 纳米晶软磁材料的发展
        1.2.2 纳米晶软磁材料的优势
            1.2.2.1 纳米晶软磁材料的制备优势
            1.2.2.2 纳米晶软磁材料的性能优势
        1.2.3 纳米晶软磁材料磁学性能的物理起源
    1.3 关键问题研究现状
        1.3.1 微磁学计算研究现状
        1.3.2 宏观磁化特性研究现状
        1.3.3 介观磁化特性研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第二章 纳米晶合金材料微磁学计算模型
    2.1 微磁学计算中的各种能量项
        2.1.1 总吉布斯自由能
        2.1.2 交换作用能
        2.1.3 磁晶各向异性能
        2.1.4 退磁能
        2.1.5 塞曼能
    2.2 磁化强度进动方程
    2.3 微磁学计算软件OOMMF
        2.3.1 模拟涉及的主要操作界面
        2.3.2 建模涉及的主要功能模块
    2.4 纳米晶合金微磁学计算模型的构建
        2.4.1 模型构建步骤及计算流程
        2.4.2 纳米晶合金球状介观结构模型
        2.4.3 模型静态特性参数的计算与对比
    2.5 本章小结
第三章 高频饱和机理介观层面定量分析
    3.1 纳米晶合金材料高频磁化进程模拟
    3.2 磁矩偏转角速度的定义
    3.3 磁化频率、附加偏置磁场对磁矩偏转角速度的影响
        3.3.1 两种高频饱和磁场的定量界定
        3.3.2 动态饱和磁场作用
        3.3.3 静态饱和磁场作用
    3.4 晶粒尺寸对磁矩偏转角速度的影响
        3.4.1 动态饱和磁场作用
        3.4.2 静态饱和磁场作用
    3.5 本章小结
第四章 高频饱和机理宏观层面定量分析
    4.1 两个宏观磁特性参数的计算
        4.1.1 复数磁导率的计算
        4.1.2 磁化速率的计算
    4.2 磁场频率对宏观高频饱和特性的影响
        4.2.1 磁场频率对复数磁导率的影响
        4.2.2 磁场频率对磁化速率的影响
    4.3 附加直流偏置磁场对宏观饱和特性的影响
        4.3.1 直流偏置磁场对复数磁导率的影响
        4.3.2 直流偏置磁场对磁化速率的影响
    4.4 介观/宏观层面计算结果对比
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：2914535