[发明专利]一种磁场下铁磁性晶粒演化的相场分析方法

权利要求书

1.一种磁场下铁磁性晶粒演化的相场分析方法，其特征在于：该方法在经典相场模型的基础上，将铁磁性晶粒在外磁场作用下产生的磁能引入体系自由能，构建出用于模拟铁磁性晶粒在外磁场作用下演化过程的通用模型，所述通用模型可通过引入不同磁能项，研究不同外磁场强度下各磁能项分别对铁磁性晶粒演化的影响，以及总磁能对铁磁性晶粒演化的综合影响；所述磁能项为塞曼能、磁晶各向异性能和退磁场能。

2.根据权利要求1所述的一种磁场下铁磁性晶粒演化的相场分析方法，其特征在于，在经典相场动力学方程

∂η∂t=-MδGsysδη---(1)]]>

中的体系自由能G_sys加入外磁场引起的磁能E_mag

G′_sys＝G_sys+E_mag(2)

则所得通用模型的动力学方程为

∂η∂t=-MδGsys′δη=-M(δGsysδη+δEmagδη)---(3)]]>

其中，η为序参量；t为时间步长；M为磁化强度；G_sys为体系自由能；E_mag为外磁场引起的磁能。

3.根据权利要求2所述的一种磁场下铁磁性晶粒演化的相场分析方法，其特征在于，所述外磁场引起铁磁性晶粒的磁能E_mag由塞曼能E_zeem、磁晶各向异性能E_anis和退磁能E_d组成；将塞曼能E_zeem、磁晶各向异性能E_anis和退磁能E_d逐个代替(3)式中的E_mag可分别得出不同磁能项对铁磁性晶粒演化的影响，将塞曼能E_zeem、磁晶各向异性能E_anis和退磁能E_d加和代入(3)式则可得出外磁场对铁磁性晶粒的综合影响。

4.根据权利要求3所述的一种磁场下铁磁性晶粒演化的相场分析方法，其特征在于，所述塞曼能E_zeem与退磁能E_d与相场序参数η联系起来的方式为

Ms=ΣiNMsiηi---(4)]]>

因此，在外磁场H足够强的条件下塞曼能E_zeem和退磁能E_d可分别表示为

EZeem=-μ0∫VH(r)·M(r)dV=-μ0∫VH·ΣMsferroηferrodV---(5)]]>

其中为铁磁相的饱和磁化强度，η_ferro为铁磁相序参量；μ₀为真空磁导率；H为外磁场强度；

Ed=-μ02∫VMsHdm(r)dV---(6)]]>

其中Ms为饱和磁化强度；m(r)为单位磁矩；H_d为退磁场强度，退磁场强度表达式为

Hd(r)=-14πμ0▿r(Σrj[M(rj)·(ri-rj)/|ri-rj|3])=-14πμ0▿r∫V(1/|r-ri|)▿r(-IS(r))dV=-▿φ(r)---(7)]]>

其中φ(r)为磁势，

φ(r)=14πμ0∫V[ρ(r,)/|r,-r|]dV,---(8)]]>

其中ρ(r)为磁荷密度，

ρ(r)=-μ0▿·(-MS(r))=-μ0▿·(-ΣMsferroηferro)---(9)]]>

磁晶各向异性能E_anis的引入依靠有向序参量η＝(η_x,η_y)，有向序参量η表示铁磁相的磁矩方向，η＝η_x+η_y则表示铁磁相在该点的体积分数，其中η_x代表磁矩平行于x轴的铁磁相分量，η_y代表磁矩平行于y轴的铁磁相分量，因而磁晶各向异性能E_anis可表示为

Eanis=Ku∫V[1-{euan(r)·η}2]dV---(10)]]>

其中K_u为磁晶各向异性常数；e_uan(r)为铁磁晶粒的易轴方向。