钕铁硼强磁体爆炸冲击去磁特性和规律研究

磁性材料在受到强冲击波压缩后，磁体中温度和密度发生突增，磁性会减弱或完全消失，发生冲击去磁现象。爆炸去磁脉冲功率源是一种利用冲击去磁产生脉冲电流的装置，这种装置具有体积小，功率高和使用方便等特点，在武器系统中具有特殊用途。开展磁体爆炸冲击去磁特性和规律的深入研究，对爆炸去磁脉冲功率源的理论设计和性能提高具有重要意义。本项目通过研究冲击作用下钕铁硼磁体动态力学性能，冲击去磁特征和放电规律，给出冲击强度和磁体矫顽力对去磁性能的影响规律，获得钕铁硼强磁体临界冲击去磁条件，建立爆炸冲击去磁和放电过程的理论计算方法，为高性能强磁体制备和高效率爆炸去磁脉冲功率研究，提供基础理论和计算方法。

开展磁体爆炸冲击去磁规律研究，建立爆炸冲击去磁和放电过程的理论计算方法，对爆炸去磁脉冲功率源的理论设计和性能提高具有重要意义。.项目采用轻气炮驱动飞片对钕铁硼磁体进行了冲击加载实验。发现了钕铁硼中的冲击波压力随传播距离呈指数衰减规律。给出钕铁硼的Hugoniot关系和Grüneisen型状态方程，建立钕铁硼冲击加载计算模型，通过数值模拟计算获得了钕铁硼冲击加载下动态力学响应规律。通过冲击后的磁体进行了微观结构观测，分析了钕铁硼退磁机制。发现冲击后和回火后磁体晶界相的微观结构没有发生变化；冲击去磁存在三个主要的退磁机制：一是穿过沿晶断裂主相之间相互连通或有很强的相互作用，沿晶断裂弱化了晶界相隔断主相之间交换耦合的作用；第二是在冲击后的磁体的晶界相中存在大量的微裂纹和孔洞，这些微裂纹和孔洞周围形成低各向异性区，成核场减弱；第三是晶界相的滑移和断裂改变了主相和晶界相的取向关系。.建立了圆柱形永磁体空间磁场分布的理论计算方法，获得了磁体内部的轴向磁感应强度分布。结果显示在磁体内部轴向磁感应强度表现为中心处最低，沿靠近半径的方向逐渐增强。磁体两端极面上的轴向磁感应强度最小，越接近磁体中部，轴向磁感应强度越大，圆柱形磁体几何中心处的轴向磁感应强度达到最大。.首次建立了冲击去磁过程中的磁电动态转换理论计算模型，解决了冲击去磁脉冲功率发生器的感生电动势的动态变化的理论计算难题。计算发现感生电动势的大小取决于冲击波速度、磁化电流(或磁化强度)、磁体的半径、线圈匝数。而磁体的长度会影响到输出电压或电流的脉宽。设计了爆炸去磁脉冲功率，进行了爆炸放电实验，测量了输出电流，验证了计算的准确性。结果发现磁体的矫顽力越低，其抗退磁能力越弱，输出功率越大。.基于分子场理论，采用双亚点阵模型，分析了钕铁硼在不同压力下的磁性变化。给出了压力对磁热磁曲线以及居里温度的影响规律。结果发现压力使分子磁矩的下降速率逐渐增大，磁体居里温度逐渐向低温区转移，从而使铁磁–顺磁相变更容易发生。压力诱导居里温度下降是冲击去磁效应的主要原因。.