미소자기 전산모사를 이용한 NdFeB 영구자석의 에너지 최적 향상을 위한 미세구조 최적화 연구

Abstract

상용화된 (Nd0.7Dy0.3)-Fe-B 자석은 ~240kJm-3 의 (BH)max 와 ~3.0T의 보자력을 가지며 하이브리드 자동차 및 전기차의 모터에 사용되고 있다. 하지만 중희토류 원소인 Dy의 자원량은 희박하며 가격이 비싸기 때문에, 이를 저감시키거나 완전히 없앤 Nd-Fe-B 영구자석의 개발이 큰 관심을 모으고 있다. 중희토류를 사용하지 않고 Nd계 자석의 보자력을 향상시키기 위해서는 무엇보다 재료의 미세구조 및 자구의 역할을 이해하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 유한요소법 모델링 및 전산모사를 통해 영구자석의 미세구조를 제어함으로써 보자력을 향상할 수 있는 방법을 살펴보았다. 본 연구에서는 유한요소법 미소자기 전산모사을 사용하여 500nm3 큐브 내에 보로노이 다이어그램(Voronoi diagram)을 이용하여 다수의 결정립과 수 nm의 결정립계를 형성시키고 z축으로 외부자기장 +6T ~ -6T 까지 변화하며 자기이력곡선 및 자화반전 과정을 분석하였다. 결정립의 크기, 결정립계의 자기적 특성 및 결정립 간 자화용이축의 오배열 정도에 따라 달라지는 자석의 특성과 그 원인을 분석하였다