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，在現代工業(yè)領域被廣泛應用。其中，Fe-Cr-Al系合金在力學性能及耐腐蝕方面表現尤為突出，是目前最具有研究價值及應用價值的鐵磁型阻尼合金。但從近年來的研究成果來看，Fe-Cr-Al系列合金研究思路均為先實驗后分析，鮮有從頭理論計算的實驗結果。因此本文借助最新的材料科學計算軟件 WIEN2K，通過模擬計算實現了對鐵磁型阻尼合金的磁學性質研究并分析其與阻尼性能的相互關系。
　

2、　本文首先簡述了阻尼合金的基本性質和研究現狀，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算的基本依據，并介紹WIEN2K軟件的基本流程；其次從理論上推導了影響阻尼性能的主要因素，研究發(fā)現鐵磁型阻尼合金的阻尼性能強弱和磁晶各向異性能與原胞總磁矩的比值呈負相關；隨后通過實驗結果證明了以上結論。然后以第一性原理為基礎，采用密度泛函理論的方法，運用WIEN2K軟件對摻雜后Fe2CrAl合金的磁性參數進行計算。經過對磁性參數的分

3、析，發(fā)現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合金的內在機理。研究發(fā)現摻入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原子之間強烈的d-d軌道雜化作用，使得 Fe原子和Cr原子

4、費米能級處的反成鍵態(tài)密度移向低能區(qū)且產生兩個雜化峰；摻入Tb后，合金引入了高態(tài)密度、高局域性的Tb-f軌道，增加了費米能級下自旋向上的總態(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軌道之間的共價雜化作用，這些態(tài)密度和軌道雜化的變化導致了阻尼性能的變化。最后，通過采用改變原胞中原子占位的方法進一步提高了FeCrAlSi和Fe