鐵磁型阻尼合金磁性及阻尼性能的第一性原理研究.pdf

1、鐵磁型阻尼合金憑借其高阻尼、抗腐蝕性和寬工作溫度范圍等優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。其中，F(xiàn)e-Cr-Al系合金在力學(xué)性能及耐腐蝕方面表現(xiàn)尤為突出，是目前最具有研究?jī)r(jià)值及應(yīng)用價(jià)值的鐵磁型阻尼合金。但從近年來(lái)的研究成果來(lái)看，F(xiàn)e-Cr-Al系列合金研究思路均為先實(shí)驗(yàn)后分析，鮮有從頭理論計(jì)算的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此本文借助最新的材料科學(xué)計(jì)算軟件 WIEN2K，通過(guò)模擬計(jì)算實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵磁型阻尼合金的磁學(xué)性質(zhì)研究并分析其與阻尼性能的相互關(guān)系。
　

2、　本文首先簡(jiǎn)述了阻尼合金的基本性質(zhì)和研究現(xiàn)狀，隨后從第一性原理的基本思想出發(fā)，利用密度泛函理論闡明了理論計(jì)算的基本依據(jù)，并介紹WIEN2K軟件的基本流程；其次從理論上推導(dǎo)了影響阻尼性能的主要因素，研究發(fā)現(xiàn)鐵磁型阻尼合金的阻尼性能強(qiáng)弱和磁晶各向異性能與原胞總磁矩的比值呈負(fù)相關(guān)；隨后通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了以上結(jié)論。然后以第一性原理為基礎(chǔ)，采用密度泛函理論的方法，運(yùn)用WIEN2K軟件對(duì)摻雜后Fe2CrAl合金的磁性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)過(guò)對(duì)磁性參數(shù)的分

3、析，發(fā)現(xiàn)Er、Pm、Si以及Tb元素替代Fe元素后依次提高了Fe2CrAl合金的阻尼性能。
　　本文在得到有效提高Fe2CrAl合金的阻尼性能的元素后，深入研究了阻尼性能最佳的FeCrAlSi和FeCrAlTb合金的內(nèi)在機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)摻入Si后合金的阻尼性能得到提高的原因是，Si-p軌道分別與Fe-deg、Cr-deg、Cr-dt2g軌道發(fā)生雜化，間接影響了Fe原子和 Cr原子之間強(qiáng)烈的d-d軌道雜化作用，使得 Fe原子和Cr原子

4、費(fèi)米能級(jí)處的反成鍵態(tài)密度移向低能區(qū)且產(chǎn)生兩個(gè)雜化峰；摻入Tb后，合金引入了高態(tài)密度、高局域性的Tb-f軌道，增加了費(fèi)米能級(jí)下自旋向上的總態(tài)密度，此外，Tb-f軌道和Fe-d、Cr-d軌道發(fā)生雜化，使Fe原子和Cr原子的態(tài)密度分布變得較為離散，這影響了Fe-deg、Fe-dt2g和 Cr-dt2g軌道之間的共價(jià)雜化作用，這些態(tài)密度和軌道雜化的變化導(dǎo)致了阻尼性能的變化。最后，通過(guò)采用改變?cè)性诱嘉坏姆椒ㄟM(jìn)一步提高了FeCrAlSi和Fe