硕士论文：贫稀土钕基硬磁体的第一性原理磁性质

Stephan Erdmann

硕士论文：贫稀土钕基硬磁体的第一性原理磁性质

材料科学 2023-02-08 v1

作者: Stephan Erdmann

摘要

由于稀土（RE）的资源关键性，需要一种较已知 Nd $_2$ Fe $_{14}$ B 磁体含更少关键元素的替代方案。本工作中，我们进行了密度泛函理论（DFT）计算，以研究在 ThMn $_{12}$ 型 (Nd,X)Fe $_{11}$ Ti 化合物中用更丰富元素（X：Y 和 Ce）部分替代 Nd 的影响。为获得系统性理解，从二元 RFe $_{12}$ （R：Y、Ce 和 Nd）开始筛选饱和磁化强度 $M_S$ 、居里温度 $T_C$ 和磁晶各向异性能等本征磁性质，并在 $f$ 电子情形中仅考虑自旋磁贡献。Ti 用于热力学稳定，并对三元 RFe $_{12-y}$ Ti $_y$ 与四元 (Nd,X)Fe $_{12-y}$ Ti $_y$ （0.5 $\le$ $y$ $\le$ 1）考虑不同 Ti 浓度。此外，考察了氮化对每个所考虑化合物的效应。对于 (Nd,Y)Fe $_{11}$ Ti，发现 $|BH|$ $_{max}$ 为 384 kJ/m $^3$ ， $T_C$ 计算为 595 K。类似地，(Nd,Ce)Fe $_{11}$ Ti 磁体的 $|BH|$ $_{max}$ 与 $T_C$ 分别计算为 365 kJ/m $^3$ 与 593 K。两种 50% 贫 Nd 磁体均表现出高于 Sm $_2$ Co $_{17}$ 的 $|BH|$ $_{max}$ 以及高于 Nd $_2$ Fe $_{14}$ B 的 $T_C$ 。两种情况下，理论磁硬度因子 $\kappa$ 计算为 1.20，表明它们作为贫稀土永磁体的良好候选。

关键词

贫稀土磁体钕基硬磁体密度泛函理论 ThMn$_{12}$型化合物饱和磁化强度居里温度磁晶各向异性

引用

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  title  = {Masterthesis: Ab Initio Magnetic Properties of Rare-Earth Lean Nd-based Hard Magnets},
  author = {Stephan Erdmann},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2302.03417},
  year   = {2023}
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硕士论文：贫稀土钕基硬磁体的第一性原理磁性质

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