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  • 學位論文

以第一原理模擬計算第三添加元素Nb和V對SmCo6.7M0.3(M= Nb, V)之磁性質與顯微結構量測之研究

Ab initio calculations of third doping elements Nb/V on magnetic properties and microstructural measurements for SmCo6.7M0.3 (M= Nb, V)

指導教授 : 歐陽浩

摘要


Sm-Co系列永磁材料以極高的磁能積和居禮溫度,擁有良好的磁性質與溫度穩定性,在電機工業和微機電工業上受到矚目。在其磁性質中,磁晶異向性會影響矯頑磁場,進而決定磁能積的大小,在工業上是一重要的參數。實驗上須將樣品細化成粉末量測磁晶異向性場,某些介穩態樣品如SmCo7,會在細化過程中分解成其他穩定態。基於實驗量測上的困難,理論模擬計算是得到磁晶異向性一個很好的選擇。 本研究以第一原理密度泛函理論(DFT)計算、電子顯微鏡(TEM)、X 光繞射(XRD)分析探討第三添加元素對SmCo6.7M0.3(M=Nb,V)之微結構與磁性質之影響。根據準化學模式,可以由溶液焓與陰電性差計算第三添加元素的佔據位置,但是與實驗結果不完全吻合。總能鬆弛計算的結果顯示藉由參雜Nb與V元素能增加TbCu7相的穩定性,且Nb與V最可能佔據於2e位置,與Rietveld方法精算的結果一致。 SmCo6.7V0.3理論計算的飽和磁化量與實驗值相符;SmCo6.7Nb0.3理論計算的飽和磁化量與實驗值相差約為11.4%,造成誤差的因素為實際結構中的缺陷使得磁化量降低。由SmCo7轉變為SmCo6.7Nb0.3時,理論計算的磁晶異向性常數由1.195×107erg/cm3提高到1.400×107erg/cm3 (kpoints=6×12×8);由SmCo7轉變為SmCo6.7V0.3理論計算的磁晶異向性常數由1.195×107erg/cm3提高到1.437×107erg/cm3。添加第三元素Nb與V到SmCo7結構中,藉由降低晶粒尺寸與提升磁晶異向性兩個機制來提升矯頑磁場。

參考文獻


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[4] 清華大學材料工程學系碩士論文,SmCo5/SmCo7/SmCo6.7Zr0.3/ SmCo6.7V0.3之晶體結構、磁化量及磁晶異向性探討,陳尹瀅,民99。
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