科学家们发现了一种增强磁化强度和磁各向异性的潜在工具，使改进钐钴磁铁的性能成为可能。美国能源部埃姆斯实验室关键材料研究所的科学家们与内布拉斯加州材料和纳米科学中心以及内布拉斯加州大学物理和天文学系合作，确定了轨道瞬间猝灭是可能的工具，并根据钐原子电荷分布的依赖性对猝灭进行了合理化。Sm-Co磁体是第一个稀土永磁磁体，在抗退磁性能(其矫顽力)和高温性能非常重要的应用领域，它仍然是性能最好的磁体。
科学家们最初试图测试用铁代替部分钴的极限，试图制造出一种强度堪比钕硼铁(Nd-Fe-B)磁铁的Sm-Co磁铁，钕硼铁(Nd-Fe-B)磁铁的磁矩更高。埃姆斯实验室科学家、预测CMI磁各向异性项目负责人Durga Paudyal说：关键材料研究所(CMI)计划之一是发现了强度堪比钕磁体的材料，但又具有钐磁体的高温耐久性，研究希望增加标准的Sm-Co磁铁磁矩。
这项合作研究发现，铁的替代品可以达到20%，保持磁铁的矫顽力不变。计算理论和建模结果表明，钐在材料中的电子结构可能违反了洪德定则，该定律预测了电子在原子结构中如何占据可用轨道。这项研究成果将有助于科学家们厘清稀土材料的磁性参数，并有助于加速未来潜在有用磁铁的发现。
从理论上和实验上研究了无铁和铁取代SmCo5的结构和磁性能，通过快速凝固制备的SmCo5−xFex(0≤x≤2)纳米晶带在x≤0.75时在CaCu5六角形结构中结晶。Fe添加量(x=0.25)显著地提高了矫顽力，从0.45 T到2.70 T，将其解释为内在和外在效应的结合。大多数发现与过去的钐钴研究一致，但也有一些与几十年来通过稀土过渡金属研究而得到的发现相矛盾。
特别地，本研究的科学家们用哈伯德参数计算局部自旋密度近似表明，Sm原子的电子结构违反了洪德定则，轨道矩被强猝灭。研究还讨论了理论与实验之间存在明显分歧的可能原因，明确地确定了sm4f电荷分布的依赖性，认为准确地描述SmCo5密度函数是未来研究的一个挑战。
博科园｜研究/来自：艾姆斯实验室
参考期刊《物理评论B》
DOI: 10.1103/PhysRevB.100.024419
发表于 2020-7-8 21:47
收藏
分享