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金属磁记忆效应的第一性原理计算与实验研究

杨理践 刘斌 高松巍 陈立佳

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金属磁记忆效应的第一性原理计算与实验研究

杨理践, 刘斌, 高松巍, 陈立佳

First-principles caculation and experimental study of metal magnetic memory effects

Yang Li-Jian, Liu Bin, Gao Song-Wei, Chen Li-Jia
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  • 为研究铁磁材料应力集中区域金属磁记忆信号的产生机理及其变化规律, 采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法, 建立了磁记忆效应的磁力学模型; 计算分析了力与磁记忆自发漏磁信号的定量变化关系. 研究结果表明:力作用导致晶格畸变是磁记忆自发漏磁信号产生的根本原因; 常温下, 磁记忆信号随应力近似线性变化的规律与X70钢管水压爆破实验结果具有很好的一致性. 研究结果有助于金属磁记忆检测机理的研究.
    In order to investigate the mechanism and regular pattern of metal magnetic memory (MMM) signal, from the angle of electron spin, the magnetomechanical model of MMM is set up, and the relationship between stress concentration state and self magnetic flux leakage (SMFL) signal is calculated by the plane wave and pseudo-potential method based on the density functional theory. The research results show that the fundamental reason for SMFL is lattice distortion induced by loads, and the theoretical calculations are in very good agreement with the experimental observations. The present work is helpful for testing the mechanism of MMM.
    • 基金项目: 国家自然科学基金专项基金(批准号:60927004)、国家自然科学基金(批准号:61141004)和国家科技支撑计划(批准号:2011BAK06B01-03)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Special Funds of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 60927004), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61141004), and the National Key Technology Research and Development Program of the Ministry of Science and Technology of China (Grant No. 2011BAK06B01-03).
    [1]

    Doubov A A 1997 Metal Science and Heat Treatment 39 401

    [2]

    Doubov A A 1998 Welding in the World 41 196

    [3]

    Doubov A A 2002 Welding in the World 46 317

    [4]

    Doubov A A, Demine A, Milvaev A I 2002 Welding in the World 46 29

    [5]

    Dong L H, Xu B S, Dong S Y, Chen Q Z, Wang Y Y, Zhang L 2005 J. Cent. South Univ. Technol. 12 102

    [6]

    Dubov A A 2011 Chem. Petrol. Engin. V47 837

    [7]

    Wang X, Chen M, Xu B S 2007 China Mech. Eng. 18 1862

    [8]

    Jiles D C 1999 J. Phys. D:Appl. Phys. 32 1945

    [9]

    Goodman J B, Le Veque R J 1985 Math. Comput. 45 15

    [10]

    Wan Q, Li S Z 2011 Nondestructive Testing 33 12 (in Chinese) [万强, 李斯忠 2011 无损检测 33 12]

    [11]

    Wang Z X, Zhang W M, Liu H G 2008 Front. Mech. Eng. China 3 222

    [12]

    Hu F X, Shen B G, Chen J C, Guo H Q 1991 Acta Phys. Sin. 40 2006 (in Chinese) [胡凤霞, 沈宝根, 陈金昌, 郭慧群 1991 物理学报 40 2006]

    [13]

    Segall M D, Lindan P L D, Probert M J, Pickard C J, Hasnip P J, Clark S J, Payne M C 2002 J. Phys.:Cond. Matter 14 2717

    [14]

    Holzmann M, Bernu B, Olevanol V 2009 Phys. Rev. B 9 1308

    [15]

    Ceperley D M, Alder B J 1980 Phys. Rev. Lett. 45 566

    [16]

    Perdew J P, Zunger A 1981 Phys. Rev. B 23 5048

    [17]

    Fu H, Zunger A 1997 Phys. Rev. B 55 1642

    [18]

    Perdew J P, Chevary J A, Vosko S H, Jackson K A, Pederson M R, Singh D J 1992 Phys. Rev. B 46 6671

    [19]

    Lee P H, Xiao Z R, Chen K L, Chen Y, Kao S W, Chin T S 2009 Physica B 404 1989

    [20]

    Hu Y P, Ping K B, Yan Z J, Yang W, Gong C W 2011 Acta Phys. Sin. 60 107504 (in Chinese) [胡玉平, 平凯斌, 闫志杰, 杨雯, 宫长伟 2011 物理学报 60 107504]

    [21]

    Lide D R 1992 CRC Handbook of Chemistry and Physies (Florida:CRC Press)

    [22]

    Ma H F 2007 Ph. D. Dissertation (Chengdu:Xinan Jiaotong University) (in Chinese) [麻焕峰 2007 博士学位论文 (成都:西南交通大学)]

    [23]

    Kittel C 1976 Introduction to Solid State Physics (5th Ed.) (NewYork:Wiley)

    [24]

    Wijs G A D, Kresse G 1998 Nature 392 805

    [25]

    Busehow K H J 1977 Rep. Prog. Phys. 40 1179

    [26]

    Bloch F Z 1929 Physica 57 545

    [27]

    Rahman G, Kim I G, Freeman A J 2010 J. Magn. Magn. Mater. 322 3153

    [28]

    Liu X H, Lin J B, Liu Y H, Jin Y J 2011 Acta Phys. Sin. 60 107104 (in Chinese) [刘新浩, 林景波, 刘艳辉, 金迎九 2011 物理学报 60 107104]

    [29]

    Sun B, Liu S J, Duan S Q, Zhu W J 2007 Acta Phys. Sin. 56 1598 (in Chinese)[孙博, 刘绍军, 段素青, 祝文军 2007 物理学报 56 1598]

    [30]

    Gao T H, Lu D M, Wu S Q, Zhu Z Z 2011 Acta Phys. Sin. 60 047502 (in Chinese) [高潭华, 卢道明, 吴顺情, 朱梓忠 2011 物理学报 60 047502]

    [31]

    Wan J F, Chen S P, Fan K N 2000 Chin. J. Atom. Molecul. Phys. 17 629 (in Chinese) [万见锋, 陈世朴, 范康年 2000 原子与分子物理学报 17 629]

    [32]

    Liu J, Liu Y, Chen X M, Dong H N 2009 Acta Phys. Chem. Sin. 25 107 (in Chinese) [刘 俊, 刘宇, 陈希明, 董会宁 2009 物理化学学报 25 107]

    [33]

    Gao T H, Wu S Q, Zhu Z Z 2011 J. Xiamen Univ. 50 674 (in Chinese) [高潭华, 吴顺情, 朱梓忠 2011 厦门大学学报 50 674]

    [34]

    Stoner E C 1936 Proc. Roy. Soc. A 154 656

  • [1]

    Doubov A A 1997 Metal Science and Heat Treatment 39 401

    [2]

    Doubov A A 1998 Welding in the World 41 196

    [3]

    Doubov A A 2002 Welding in the World 46 317

    [4]

    Doubov A A, Demine A, Milvaev A I 2002 Welding in the World 46 29

    [5]

    Dong L H, Xu B S, Dong S Y, Chen Q Z, Wang Y Y, Zhang L 2005 J. Cent. South Univ. Technol. 12 102

    [6]

    Dubov A A 2011 Chem. Petrol. Engin. V47 837

    [7]

    Wang X, Chen M, Xu B S 2007 China Mech. Eng. 18 1862

    [8]

    Jiles D C 1999 J. Phys. D:Appl. Phys. 32 1945

    [9]

    Goodman J B, Le Veque R J 1985 Math. Comput. 45 15

    [10]

    Wan Q, Li S Z 2011 Nondestructive Testing 33 12 (in Chinese) [万强, 李斯忠 2011 无损检测 33 12]

    [11]

    Wang Z X, Zhang W M, Liu H G 2008 Front. Mech. Eng. China 3 222

    [12]

    Hu F X, Shen B G, Chen J C, Guo H Q 1991 Acta Phys. Sin. 40 2006 (in Chinese) [胡凤霞, 沈宝根, 陈金昌, 郭慧群 1991 物理学报 40 2006]

    [13]

    Segall M D, Lindan P L D, Probert M J, Pickard C J, Hasnip P J, Clark S J, Payne M C 2002 J. Phys.:Cond. Matter 14 2717

    [14]

    Holzmann M, Bernu B, Olevanol V 2009 Phys. Rev. B 9 1308

    [15]

    Ceperley D M, Alder B J 1980 Phys. Rev. Lett. 45 566

    [16]

    Perdew J P, Zunger A 1981 Phys. Rev. B 23 5048

    [17]

    Fu H, Zunger A 1997 Phys. Rev. B 55 1642

    [18]

    Perdew J P, Chevary J A, Vosko S H, Jackson K A, Pederson M R, Singh D J 1992 Phys. Rev. B 46 6671

    [19]

    Lee P H, Xiao Z R, Chen K L, Chen Y, Kao S W, Chin T S 2009 Physica B 404 1989

    [20]

    Hu Y P, Ping K B, Yan Z J, Yang W, Gong C W 2011 Acta Phys. Sin. 60 107504 (in Chinese) [胡玉平, 平凯斌, 闫志杰, 杨雯, 宫长伟 2011 物理学报 60 107504]

    [21]

    Lide D R 1992 CRC Handbook of Chemistry and Physies (Florida:CRC Press)

    [22]

    Ma H F 2007 Ph. D. Dissertation (Chengdu:Xinan Jiaotong University) (in Chinese) [麻焕峰 2007 博士学位论文 (成都:西南交通大学)]

    [23]

    Kittel C 1976 Introduction to Solid State Physics (5th Ed.) (NewYork:Wiley)

    [24]

    Wijs G A D, Kresse G 1998 Nature 392 805

    [25]

    Busehow K H J 1977 Rep. Prog. Phys. 40 1179

    [26]

    Bloch F Z 1929 Physica 57 545

    [27]

    Rahman G, Kim I G, Freeman A J 2010 J. Magn. Magn. Mater. 322 3153

    [28]

    Liu X H, Lin J B, Liu Y H, Jin Y J 2011 Acta Phys. Sin. 60 107104 (in Chinese) [刘新浩, 林景波, 刘艳辉, 金迎九 2011 物理学报 60 107104]

    [29]

    Sun B, Liu S J, Duan S Q, Zhu W J 2007 Acta Phys. Sin. 56 1598 (in Chinese)[孙博, 刘绍军, 段素青, 祝文军 2007 物理学报 56 1598]

    [30]

    Gao T H, Lu D M, Wu S Q, Zhu Z Z 2011 Acta Phys. Sin. 60 047502 (in Chinese) [高潭华, 卢道明, 吴顺情, 朱梓忠 2011 物理学报 60 047502]

    [31]

    Wan J F, Chen S P, Fan K N 2000 Chin. J. Atom. Molecul. Phys. 17 629 (in Chinese) [万见锋, 陈世朴, 范康年 2000 原子与分子物理学报 17 629]

    [32]

    Liu J, Liu Y, Chen X M, Dong H N 2009 Acta Phys. Chem. Sin. 25 107 (in Chinese) [刘 俊, 刘宇, 陈希明, 董会宁 2009 物理化学学报 25 107]

    [33]

    Gao T H, Wu S Q, Zhu Z Z 2011 J. Xiamen Univ. 50 674 (in Chinese) [高潭华, 吴顺情, 朱梓忠 2011 厦门大学学报 50 674]

    [34]

    Stoner E C 1936 Proc. Roy. Soc. A 154 656

  • [1] 吴宇阳, 李卫, 任青颖, 李金泽, 许巍, 许杰. 金属Sc修饰Ti2CO2吸附气体分子的第一性原理研究. 物理学报, 2024, 73(7): 073101. doi: 10.7498/aps.73.20231432
    [2] 姜楠, 李奥林, 蘧水仙, 勾思, 欧阳方平. 应变诱导单层NbSi2N4材料磁转变的第一性原理研究. 物理学报, 2022, 71(20): 206303. doi: 10.7498/aps.71.20220939
    [3] 罗旭, 王丽红, 吕良, 曹书峰, 董学成, 赵建国. 基于面磁荷密度的金属磁记忆检测正演模型. 物理学报, 2022, 71(15): 154101. doi: 10.7498/aps.71.20220176
    [4] 王思远, 梁添寿, 时朋朋. 金属磁记忆应变诱导磁性变化的原子尺度作用机理. 物理学报, 2022, 71(19): 197502. doi: 10.7498/aps.71.20220745
    [5] 秦文静, 徐波, 孙宝珍, 刘刚. 原子吸附的二维CrI3铁磁半导体电学和磁学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2021, 70(11): 117101. doi: 10.7498/aps.70.20210090
    [6] 时朋朋, 郝帅. 磁记忆检测的力磁耦合型磁偶极子理论及解析解. 物理学报, 2021, 70(3): 034101. doi: 10.7498/aps.70.20200937
    [7] 陈国祥, 樊晓波, 李思琦, 张建民. 碱金属和碱土金属掺杂二维GaN材料电磁特性的第一性原理计算. 物理学报, 2019, 68(23): 237303. doi: 10.7498/aps.68.20191246
    [8] 黄艳平, 袁健美, 郭刚, 毛宇亮. 硅烯饱和吸附碱金属原子的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(1): 013101. doi: 10.7498/aps.64.013101
    [9] 杨彪, 王丽阁, 易勇, 王恩泽, 彭丽霞. C, N, O原子在金属V中扩散行为的第一性原理计算. 物理学报, 2015, 64(2): 026602. doi: 10.7498/aps.64.026602
    [10] 张燕如, 张琳, 任俊峰, 原晓波, 胡贵超. Gd掺杂ZnO纳米线磁耦合性质的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(17): 178103. doi: 10.7498/aps.64.178103
    [11] 赵立凯, 赵二俊, 武志坚. 5d过渡金属二硼化物的结构和热、力学性质的第一性原理计算. 物理学报, 2013, 62(4): 046201. doi: 10.7498/aps.62.046201
    [12] 胡洁琼, 谢明, 张吉明, 刘满门, 杨有才, 陈永泰. Au-Sn金属间化合物的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(24): 247102. doi: 10.7498/aps.62.247102
    [13] 王爱玲, 毋志民, 王聪, 胡爱元, 赵若禺. 新型稀磁半导体Mn掺杂LiZnAs的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(13): 137101. doi: 10.7498/aps.62.137101
    [14] 王风, 王新强, 聂招秀, 程志梅, 刘高斌. 三元化合物ZnVSe2半金属铁磁性的第一性原理计算. 物理学报, 2011, 60(4): 046301. doi: 10.7498/aps.60.046301
    [15] 罗礼进, 仲崇贵, 全宏瑞, 谭志中, 蒋青, 江学范. Heusler合金Mn2NiGe磁性形状记忆效应的第一性原理预测. 物理学报, 2010, 59(11): 8037-8041. doi: 10.7498/aps.59.8037
    [16] 刘先锋, 韩玖荣, 江学范. 阻挫三角反铁磁AgCrO2螺旋自旋序的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6487-6493. doi: 10.7498/aps.59.6487
    [17] 陈珊, 吴青云, 陈志高, 许桂贵, 黄志高. ZnO1-xCx稀磁半导体的磁特性的第一性原理和蒙特卡罗研究. 物理学报, 2009, 58(3): 2011-2017. doi: 10.7498/aps.58.2011
    [18] 段满益, 徐 明, 周海平, 沈益斌, 陈青云, 丁迎春, 祝文军. 过渡金属与氮共掺杂ZnO电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(9): 5359-5365. doi: 10.7498/aps.56.5359
    [19] 赵宗彦, 柳清菊, 张 瑾, 朱忠其. 3d过渡金属掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(11): 6592-6599. doi: 10.7498/aps.56.6592
    [20] 姚红英, 顾 晓, 季 敏, 张笛儿, 龚新高. SiO2-羟基表面上金属原子的第一性原理研究. 物理学报, 2006, 55(11): 6042-6046. doi: 10.7498/aps.55.6042
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-08-14
  • 修回日期:  2012-12-18
  • 刊出日期:  2013-04-05

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