2月26日,由四川大学、银河磁体等单位研究团队(通讯作者:刘颖教授)完成的关于稀土永磁计算的成果发表于《Materials Science and Engineering B》。本研究主要探讨了2-14-1型磁体(Ce1-xLax)2Fe14B中不同比例的镧(La)替代掺杂对其磁性质的影响。研究使用了标准密度泛函理论(Standard DFT)和DFT+U(DFT plus U)两种方法来进行结构的几何优化和磁性能的分析。
本研究目的在于深入研究通过不同比例的La掺杂,对(Ce1-xLax)2Fe14B磁性能的影响,并找出最佳磁性能对应的掺杂浓度范围,为实验上优化制备具有高剩磁(Mr)和高矫顽力(Hcj)的磁铁提供指导和理论基础。
本文通过标准DFT和DFT+U两种方法的计算,预测了在不同La掺杂水平下(Ce1-xLax)2Fe14B(x=0,0.125,0.25,0.375,0.5,0.625,0.75,0.875,1),化合物的Mtot(总磁矩)和MAE(各向异性能)的趋势,并讨论了束缚Fe原子和稀土原子原子磁矩及轨道磁矩变化的内在因素。对电子结构的变化、原子磁矩的变化及其对MAE的影响进行了详细的分析。
研究表明随着La掺杂量的增加,在掺杂过程中总磁矩和Fe原子的净磁矩增强,而稀土原子的磁矩则与Fe原子的磁矩方向相反。与此同时,随着La浓度的增加,不论是哪种方法计算,MAE都呈现出负值但趋势上存在差异,说明在进行磁铁设计时需要仔细选择合适的La掺杂比例以便优化其磁性能。研究还指出La掺杂不仅影响了Fe原子的磁矩,更重要的是通过调整稀土原子的电子结构对整个系统的磁性质产生了显著的影响。
研究团队通过对(Ce1-xLax)2Fe14B化合物在不同La掺杂水平下的磁性能趋势进行分析,认为在x=0.25到0.375的La掺杂范围内,整体磁性能表现最佳。稀土原子的磁矩与Fe原子的磁矩方向相反,并且(Ce1-xLax)2Fe14B结构的磁行为主要由Fe原子决定。本文的研究结果为实验上优化(Ce1-xLax)2Fe14B磁铁的磁性能提供了理论支持和新的参考思路。