미소자기 전산모사를 이용한 Nd-Fe-B 소결자석의 결정립 정렬 효과 연구

Abstract

높은 최대 에너지 적 을 이용하여 에너지 생성ㆍ저장 장치로써 주목받고 있는 Nd-Fe-B 자석의 성능은 결정립 정렬도에 따라 최대 70%까지 감소할 수 있다. 본 연구에서는 미소자기 전산모사를 이용하여 결정립 정렬도에 따른 Nd-Fe-B 소결자석의 자화 반전 과정을 분석하고 자성 특성 변화의 원인을 찾고자 하였다. 27개의 결정립과 결정립계로 이루어진 500 nm3의 정육면체 모델에서 결정립의 정렬도 가 1(완전 정렬)에서 무작위 배열 0.6으로 감소함에 따른 자화 반전 과정의 변화를 관찰하였다. 전산모사 결과 가 1에서 0.6으로 감소함에 따라 가 68% 저하되었다. 낮은 에서 가 저하된 원인은 작은 에서 형성된 자화 반전 핵이다. 자화 반전 과정을 에너지적으로 분석하였을 때, 낮은 에서 자화 반전 핵 형성이 쉽게 일어나는 이유는 크게 두 가지이다. 첫 번째는 각 결정립 자화용이축과 외부자기장 간의 각도 에 따른 자화 반전 에너지장벽의 감소이고, 두 번째는 각 결정립이 외부로 형성하는 의 변화이다. 에너지 분석 결과 결정립들의 자화 오배열에 기인한 방향의 가 결정립 접합부에 집중될 때, 국부적으로 자화 반전을 촉진한다는 것을 확인할 수 있었다. 추가로 자화 반전된 결정립의 자화는 인접한 결정립에 방향의 를 인가하고 이로 인해 역자구의 결정립 간 전파가 촉진되고 있음을 확인할 수 있었다.

주요어 : 영구자석, Nd-Fe-B, 미소자기 전산모사, 결정립 정렬도