Cấu trúc, tính chất và quy trình công nghệ chế tạo nam châm thiêu kết nd fe b (KLTN k41)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA VẬT LÝ

ĐINH TIẾN DŨNG

TÌM HIỂU CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT VÀ
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO
NAM CHÂM THIÊU KẾT Nd-Fe-B
Chuyên nghành: Vật lý chất rắn

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Người hướng dẫn khoa học:

ThS. NGUYỄN VĂN DƯƠNG

HÀ NỘI, 2019


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sự tri ân sâu
sắc thầy ThS. Nguyễn Văn Dương đã tận tình dìu dắt, truyền đạt kiến thức,
kinh nghiệm cho em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp này.
Em xin gửi lời cảm ơn tới quý thầy cô trong Khoa Vật lý, Trường Đại
học Sư phạm Hà Nội 2, đã trang bị kiến thức khoa học, tạo môi trường học
tập thuận lợi cho em trong suốt thời gian vừa qua.
Sau cùng, em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới bố, mẹ những
người thân trong gia đình và bạn bè đã động viên và luôn giúp đỡ em trong
suốt quá trình làm khóa luận.
Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 02 thàng 5 năm 2019

Sinh viên

Đinh Tiến Dũng


LỜI CAM ĐOAN
Khóa luận tốt nghiệp “Cấu trúc, tính chất và quy trình công nghệ
chế tạo nam châm thiêu kết Nd-Fe-B” là kết quả nghiên cứu riêng của tôi
dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Văn Dương. Báo cáo này không sao
chép từ bất cứ tổ chức và cá nhân nào khác.
Tôi xin cam đoan những điều trên là đúng sự thật, nếu sai tôi xin
chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Hà Nội, ngày 02 thàng 5 năm 2019
Sinh viên

Đinh Tiến Dũng


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài .......................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu .................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 2
4. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................... 2
5. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 2
6. Đóng góp của đề tài ...................................................................................... 2
7. Cấu trúc của khóa luận ................................................................................. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NAM CHÂM THIÊU KẾT Nd-Fe-B.......... 3
1.1. Lịch sử phát triển của vật liệu từ cứng nền Nd-Fe-B ................................ 3

1.2. Cấu trúc và tính chất từ của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B ....................... 6
1.2.1. Cấu trúc của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B ............................................ 6
1.2.2. Tính chất từ của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B....................................... 8
1.3. Sự phụ thuộc nhiệt độ của lực kháng từ ................................................. 19
CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO NAM CHÂM
THIÊU KẾT Nd-Fe-B .................................................................................... 21
2.1. Các công đoạn chế tạo nam châm thiêu kết Nd-Fe-B ............................. 21
2.2. Chế tạo hợp kim ban đầu ......................................................................... 22
2.3. Nghiền hợp kim ....................................................................................... 23
2.4. Ép tạo viên nam châm trong từ trường.................................................... 26
2.5. Thiêu kết .................................................................................................. 27
2.6. Xử lý nhiệt ............................................................................................... 29
2.7. Gia công mẫu và nạp từ ........................................................................... 29
KẾT LUẬN .................................................................................................... 31
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 32


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Kí hiệu

Tiếng Việt

VLTC

Vật liệu từ cứng

HD

Phương pháp tách vỡ hyđrô

NCVC

Nam châm vĩnh cửu

RIP

Ép đẳng tĩnh khuôn cao su

RE

Kim loại đất hiếm


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
(BH)max: Tích năng lượng cực đại
Br

: Cảm ứng từ dư

D
: Kích thước hạt trung bình
H, Hext : Từ trường ngoài
HA

: Trường dị hướng

Hc

: Lực kháng từ

HN

: Trường tạo mầm

HP
Hsmax

: Trường dịch chuyển vách đômen
: Trường bão hòa dương cực đại

J
K1

: Độ phân cực từ
: Hằng số dị hướng từ tinh thể

L
: Pha lỏng
Mm, Mv : Từ độ theo khối lượng, thể tích
Ms, Mr : Từ độ bão hòa, từ độ dư
TC

: Nhiệt độ Curie

: Pha từ cứng Nd2Fe14B

: Pha giàu B Nd1+Fe4B4

: Khối lượng riêng


: Năng lượng bề mặt riêng

: Độ từ thẩm trong chân không
0
w(x) : Năng lượng vách đômen phụ thuộc vị trí


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sự phát triển của nam châm vĩnh cửu theo (BH)max ở nhiệt độ
phòng trong thế kỷ XX................................................................... 3
Hình 1.2. Sản lượng hàng năm (a) và dự đoán tăng trưởng (b) của nam châm
thiêu kết Nd-Fe-B........................................................................... 5
Hình 1.3. Tỉ phần so với các loại nam châm khác (a) và một số ứng dụng (b)
của nam châm vĩnh cửu Nd-Fe-B................................................... 5
Hình 1.4. Vi cấu trúc của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B. ................................ 6
Hình 1.5. Cấu trúc tinh thể pha Nd2Fe14B (a), nguyên tử B và 6 nguyên tử Fe
(vị trí e và k1) tạo thành hình lăng trụ đứng đáy tam giác (b). ....... 6
Hình 1.6. Ảnh lớp mỏng pha giàu Nd giữa các hạt. ........................................ 7
Hình 1.7. Minh họa quá trình từ hóa, khử từ và vị trí trường tạo mầm HN ... 13
Hình 1.8. Đường từ hoá ban đầu và đường từ trễ của nam châm loại mầm đảo
từ và nam châm loại ghim vách đômen ..........................................
13
Hình 1.9. Vi cấu trúc của mầm đảo từ và ghim vách đômen. Các mầm đảo từ
có thể ở trong hạt (A) hoặc biên hạt (B) và tâm hãm vách ở vị trí
C. .................................................................................................. 15
Hình 1.10. Các đường cong mô tả quá trình đảo từ của vật liệu có cấu trúc
khác nhau...................................................................................... 16
Hình 1.11. Minh hoạ đường từ trễ cho các loại nam châm khác nhau: tạo
mầm đảo từ ở vách (a), mầm đảo từ không đồng nhất và ghim
vách đômen ở biên hạt (b), mầm đảo từ không đồng nhất và phân

bố trong các hạt (c)....................................................................... 17
Hình 1.12. Một số tâm ghim vách đômen: các tâm nằm trên vách phẳng (a),
tâm dạng thanh (b) và tâm tròn (c). ..............................................
18
Hình 1.13. Hai loại sai hỏng (a) và năng lượng vách đômen phụ thuộc vào vị
trí khi không có từ trường ngoài (b). ............................................ 18
Hình 1.14. Sự phụ thuộc nhiệt độ của lực kháng từ trong một số nam châm
vĩnh cửu........................................................................................ 19
Hình 1.15. Các công đoạn trong quy trình chế tạo nam châm thiêu kết Nd-FeB, các hình nhỏ kế bên minh họa rõ hơn các bước đó. .....................
21
Hình 1.16. Mặt cắt thẳng đứng của giản đồ pha ba nguyên Nd-Fe-B theo
đường tỉ lệ Nd/B = 2/1 ................................................................. 22
Hình 1.17. Nguyên lý kỹ thuật nghiền cơ học (nghiền bi). ........................... 24
Hình 1.18. Nguyên lý kỹ thuật nghiền phun.................................................. 24


Hình 1.19. Quá trình tách vỡ trong hyđrô...................................................... 25
Hình 1.20. Từ trường đặt song song với hướng ép (a), từ trường đặt vuông
góc với hướng ép (b), ép đẳng tĩnh (c) và ép đẳng tĩnh trong khuôn
cao su (d). ..................................................................................... 26
Hình 1.21. Đường cong khử từ của nam châm thiêu kết chế tạo theo phương
pháp RIP. ...................................................................................... 27
Hình 1.22. Các giai đoạn xảy ra trong mẫu khi thiêu kết (initial state mixed
powders: bột ban đầu; solid state: trạng thái rắn; rearrangement:
sắp xếp lại; solution-reprecipitation: hòa tan-kết tủa; final
densification: quá trình cô đặc). ....................................................
28
Hình 1.23. Đường cong khử từ của mẫu tương ứng với vi cấu trúc sau quá
trình thiêu kết (as-sintered) và xử lý nhiệt (annealed) ................. 29

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Vật liệu từ cứng (VLTC), cùng với các sản phẩm ứng dụng của nó quen
gọi là nam châm vĩnh cửu, là vật liệu có khả năng tàng trữ năng lượng của từ
trường tác động lên nó và tự mình trở thành nguồn phát từ trường. Tính chất
từ của vật liệu được đặc trưng bởi các tham số như lực kháng từ nội tại Hc,
cảm ứng từ dư Br, tích năng lượng cực đại (BH)max, được xác định dựa vào
các đường cong từ hoá M(H) và B(H). Lực kháng từ Hc đặc trưng cho khả
năng phản ứng đối với trường khử từ của vật liệu sau khi được từ hóa đến bão
hòa. Dựa vào giá trị của Hc người ta phân loại vật liệu từ thành vật liệu từ
mềm, vật liệu ghi từ và vật liệu từ cứng. Cảm ứng từ dư Br xác định mật độ
thông lượng còn lại trong nam châm sau khi nó được từ hoá, và do vậy nó đặc
trưng cho độ mạnh của nam châm. Tích năng lượng cực đại (BH)max là tham
số dẫn suất để đánh giá phẩm chất VLTC, đặc trưng cho khả năng tàng trữ
năng lượng từ phụ thuộc vào các tính chất từ nội tại của vật liệu, thường mang
ý nghĩa ứng dụng.
Trong suốt thế kỷ XX, một số nam châm vĩnh cửu đã được phát hiện. Kỹ
thuật để sản xuất có hiệu quả những nam châm này đã được nghiên cứu. Tích
năng lượng (BH)max của nam châm luôn được cải thiện, ban đầu  1 MGOe
cho vật liệu thép được phát hiện trong suốt giai đoạn đầu của thế kỷ này, sau
đó tăng lên  3 MGOe cho ferrit có cấu trúc lục giác và cuối c ng đạt giá trị 
59 MGOe với nam châm Nd-Fe-B. Sau khi nam châm thiêu kết được phát
minh vào năm 1983, nhiều ứng dụng mới như thiết bị chụp cộng hưởng từ
(MRI), động cơ cuộn dây âm thanh (VCM) cho ổ đĩa cứng (HDD)… đã nổi
lên và thị trường khổng lồ đã được tạo ra. Ngày nay, các ứng dụng trong động
cơ công nghiệp, ôtô hay thiết bị điện đòi hỏi nam châm phải có từ dư Br và
lực kháng từ Hc cao hơn trước. Tính chất từ của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B
được cải thiện bằng nâng cao giá trị Br và Hc. Sự cải thiện Br được thực hiện
bằng các phương pháp sau: tăng tỉ phần thể tích của pha chính Nd2Fe14B, cải

thiện sự định hướng các hạt trong quá trình ép hay tạo được mật độ dày trong
quá trình thiêu kết. Đối với lực kháng từ Hc, việc cải tiến, nâng cao, hoàn

1


thiện công nghệ chế tạo để tạo ra vi cấu trúc tối ưu hay bổ sung vào thành phần
hợp kim một số các nguyên tố khác ngoài các thành phần chính là Nd, Fe, B s
làm tăng cường đáng kể giá trị Hc. Việc nắm rõ vi cấu trúc, c ng như các tham
số ảnh hưởng trong công nghệ chế tạo để tạo được nam châm thiêu kết Nd-FeB có phẩm chất từ cao vẫn là một hướng nghiên cứu cần được quan tâm.
Chính vì vậy chúng tôi lựa chọn đề tài “Cấu trúc, tính chất và quy trình
công nghệ chế tạo nam châm thiêu kết Nd-Fe-B”.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu cấu trúc, tính chất và quy trình chế tạo nam châm thiêu kết
Nd-Fe-B.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Nam châm thiêu kết Nd-Fe-B.
- Tìm hiểu cấu trúc, tính chất và quy trình chế tạo.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tìm hiểu cấu trúc, tính chất từ của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B.
- Tìm hiểu để biết được các quy trình công nghệ trong việc chế tạo nam
châm thiêu kết Nd-Fe-B.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết.
6. Đóng góp của đề tài
- Hoàn thành việc nghiên cứu cấu trúc, tính chất và quy trình công nghệ
chế tạo là cơ sở cho việc chế tạo nam châm thiêu kết Nd-Fe-B có tính chất từ
tốt đáp ứng các yêu cầu ứng dụng thực tế.
7. Cấu trúc của khóa luận
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo luận văn được trình

bày trong hai chương:
Chương 1: Tổng quan về nam châm thiêu kết Nd-Fe-B
Chương 2: Quy trình công nghệ chế tạo nam châm thiêu kết Nd-Fe-B


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NAM CHÂM THIÊU KẾT Nd-Fe-B
1.1. Lịch sử phát triển của vật liệu từ cứng nền Nd-Fe-B
Sự hình thành và phát triển của vật liệu từ cứng (VLTC), cùng với các
sản phẩm ứng dụng của nó được quen gọi làm nam châm vĩnh cửu, là vật liệu
có khả năng tàng trữ năng lượng và tự mình trở thành nguồn phát từ trường
gắn liền với viếc việc tìm ra vật liệu mới có tích năng lượng cực đại (BH)max
lớn đáp ứng yêu cầu ứng dụng thực tế. Trong thế kỷ XX cứ sau mỗi 20 năm
giá trị (BH)max lại tăng gấp ba lần.

Hình 1.1. Sự phát triển của nam châm vĩnh cửu theo (BH)max ở nhiệt độ
phòng trong thế kỷ XX [1].
Bước đột phá đáng chú ý nhất trong nghiên cứu VLTC là việc phát hiện
ra tính chất từ của vật liệu SmCo5 với tích năng lượng (BH)max cỡ 20MGOe
vào năm 1967 [2]. Đây là hợp kim từ cứng chứa đất hiếm đầu tiên và có tích
năng lượng cực đại lớn hơn rất nhiều so với các VLTC trước đó như ferit có
(BH)max cỡ 5MGOe hay Alnico có (BH)max cỡ 5-10 MGOe. Sự kết hợp giữa
nguyên tố đất hiếm có tính dị hướng từ tinh thể mạnh cho lực kháng từ lớn và
kim loại chuyển tiếp có nhiệt độ Curie cao, từ độ bão hòa lớn. Trữ lượng của
các nguyên tố đất hiếm nhẹ trong vỏ Trái Đất c ng nhiều không kém các kim
loại thông dụng như k m (Zn) hay chì (Pb). Các yếu tố trên đã giúp nó trở


thành nam châm đất hiếm đầu tiên có giá trị thương mại vào năm 1967. Các
nam châm từ cứng chứa đất hiếm này có lực kháng từ lớn và nhiệt độ Curie

cao để chống lại sự ảnh hưởng của nhiệt độ, đồng thời chúng c ng có khả
năng chống ăn mòn tốt. Hướng nghiên cứu trên vật liệu Sm-Co tiếp tục được
phát triển, năm 1976 giá trị (BH)max cỡ 30MGOe đối với hợp kim Sm2Co17
[3]. Quá trình xử lí nhiệt thích hợp cùng việc thay thế một phần Co bởi Fe,
Cu và Zr làm cho vật liệu có vi cấu trúc dạng hạt tối ưu. Loại nam châm này
rất phù hợp với ứng dụng có nhiệt độ hoạt động cao.
Tình hình thế giới những năm cuối thập kỉ 70 (thế kỉ XX) rất phức tạp
đẩy giá thành nguyên liệu lên cao cùng với quá trình xử lí nhiệt phức tạp đã
thúc đẩy việc tìm kiếm các vật liệu mới chứa ít hoặc không chứa Coban. Hệ
hợp kim nền Nd-Fe được chú ý do Fe và Nd có trữ lượng trong vỏ Trái Đất
của chúng rất lớn. Hơn thế nữa là chúng có momen từ nguyên tử cao nhất
trong các nhóm tương ứng.
Nam châm đất hiếm Nd-Fe-B được chế tạo thành công vào năm 1984
được công bố bởi Croat J. J. và cộng sự ở công ty General Motors (Mỹ) dựa
trên pha ba thành phần Nd2Fe14B theo công nghệ nguội nhanh có Br = 8 kG,
Hc = 14 kOe, (BH)max = 14 MGOe [4]. Bằng cách độc lập Sawaga ở công ty
Sumitomo (Nhật Bản) công bố thành công trong việc chế tạo nam châm vĩnh
cửu với thành phần hợp thức Nd5Fe77B8 có Br = 12 kG, Hc = 12,6 kOe,
(BH)max = 36,2 MGOe [6] bằng công nghệ thiêu kết. Thành phần chính trong
nam châm Nd-Fe-B là Fe có giá thành rẻ và momen từ lớn, trong khi đó Nd
với một lượng nhỏ đã tạo di hướng từ lớn cho nam châm. B làm ổn định cấu
trúc tinh thể tứ giác của vật liệu với 2% thể tích ô cơ sở.
Đặc biệt vào năm 1988, Coehoorn R. và các cộng sự đã phát minh vật
liệu nanocomposite có (BH)max = 12 MGOe. Nam châm này chứa nhiều pha
từ, bao gồm hai pha từ mềm Fe3B (73% thể tích), -Fe (12% thể tích) và pha
từ cứng Nd2Fe14B (15% thể tích) [20]. Vật liệu nanocomposite có từ độ bão
hòa được cải thiện và tính thuận nghịch trong khử từ rất lớn (còn được gọi là
nam châm đàn hồi). Với Nd trong nam châm loại này bằng 1/3 nam châm NdFe-B thông thường đã giúp giảm đáng kể giá thành và tăng độ bền về mặt hóa
học của nam châm.

a)

b)

Hình 1.2. Sản lượng hàng năm (a) và dự đoán tăng trưởng (b) của nam châm
thiêu kết Nd-Fe-B.

a)

b)

Hình 1.3. Tỉ phần so với các loại nam châm khác (a) và một số ứng dụng (b)
của nam châm vĩnh cửu Nd-Fe-B.
Với những tính năng kể trên, vật liệu gồm ba thành phần Nd-Fe-B được
đặc biệt chú ý đối với các phòng thí nghiệm trên thế giới. Rất nhiều công trình
nghiên cứu về vi cấu trúc, thành phần hợp chất, công nghệ chế tạo… được
công bố. Ngoài ra, việc thương mại hóa c ng như mở rộng phạm vi ứng dụng
đã phát triển rất nhanh. Điều này được thể hiện qua tốc độ tăng trưởng hàng
năm và dự đoán về sản lượng trong những năm tiếp theo (hình 1.2) c ng như
ứng dụng của nó trong công nghiệp so với các loại nam châm khác (hình
1.3a). Ngoài việc được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau, nam
châm thiêu kết Nd-Fe-B chiếm tỉ phần rất lớn (>34%) trong moto và máy phát
điện. Hiện tại, các ứng dụng của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B đã được khẳng


định bởi chúng có tính dị hướng cao, tích năng lượng cực đại lớn, cơ tính tốt
để làm việc trong môi trường có nhiệt độ và từ trường hoạt động cao.
1.2. Cấu trúc và tính chất từ của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B
1.2.1. Cấu trúc của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B

Hình 1.4. Vi cấu trúc của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B [5].
Vật liệu Nd-Fe-B là vật liệu có cấu trúc đa pha, trong đó pha nền
Nd2Fe14B (pha 2:14:1) quyết định tính chất từ và có tỉ phần lớn nhất với kích
thước vài micromet. Ngoài ra còn có pha giàu Nd phân bố ở biên hạt, pha
giàu B Nd1+Fe4B4 (). Các pha giàu Fe, oxit Nd và lỗ rỗng (pore) đã được tìm
thấy trong quá trình chế tạo, phụ thuộc vào thành phần và các tham số [6].

a)

b)

Hình 1.5. Cấu trúc tinh thể pha Nd2Fe14B (a), nguyên tử B và 6 nguyên tử
Fe (vị trí e và k1) tạo thành hình lăng trụ đứng đáy tam giác (b) [7].


Công thức hóa học chính xác và cấu trúc tinh thể của Nd2Fe14B được tìm
ra một cách độc lập và đồng thời bởi ba nhóm nghiên cứu vào năm 1984
(Givord, Herbst và Shoemaker cùng các cộng sự) [7]. Nd2Fe14B có cấu trúc
tinh thể tứ giác xếp chặt với hằng số mạng a = 0,88 nm và c = 1,22 nm, thuộc
3

nhóm không gian P42/mm, khối lượng riêng 7,55 g/cm .
Mỗi ô cơ sở của Nd2Fe14B chứa 4 đơn vị công thức gồm 68 nguyên tử,
trong đó có 6 vị trí Fe (kí hiệu là Fe c, Fe e, Fe j1, Fe j2, Fe k1, Fe k2) các
nguyên tử B chiếm vị trí B g. Trên mặt phẳng cơ sở z = 0 và z = 1/2 chứa tất
cả các nguyên tử Nd và B cùng 4 nguyên tử Fe ở (vị trí Fe c). 6 nguyên tử Fe
(vị trí Fe e và Fe k1) kết hợp với 1 nguyên tử B gần nó nhất tạo hình lăng trụ
đáy tam giác. Các lăng trụ này nối với lớp Fe ở bên trên và bên dưới các mặt
phẳng cơ sở. Cấu trúc này tạo ra độ bất đối xứng rất cao làm cho vật liệu có

tính từ cực mạnh (lực kháng từ cao). Pha phi từ đóng vai trò quan trọng trong
việc tạo ra phẩm chất từ tốt trong nam châm thiêu kết Nd-Fe-B nói riêng và
phần lớn các nam châm nói chung [8]. Đối với nam châm thiêu kết Nd-Fe-B,
pha phi từ giàu Nd được phân bố chủ yếu dọc theo biên của các hạt
Nd2Fe14B. Nó ảnh hưởng tương đối lớn đến sự tăng cường lực kháng từ của nam
châm Nd-Fe-B khi được xử lí nhiệt, không những thế pha này có vai quan
trọng cho sự kết dính trong suốt quá trình thiêu kết. Nguyên nhân là do sự hình
thành pha giàu Nd ở biên hạt (vùng màu trắng trong hình 1.6) giúp cô lập các
hạt từ cứng và ngăn cản tương tác từ giữa chúng. Nhờ đó quá trình đảo từ khó
lan truyền giữa các hạt.

Hình 1.6. Ảnh lớp mỏng pha giàu Nd giữa các hạt [9].


1.2.2. Tính chất từ của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B
1.2.2.1. Độ từ hoá
Độ từ hoá của một vật liệu có liên quan mật thiết đến cấu hình điện tử
của nguyên tử cấu thành vật liệu, cấu hình này đuợc xác định theo các quy tắc
luợng tử sau:
+ Nguyên lí Pauli xác định sự không tr ng lặp trạng thái năng lượng của
điện tử. Trạng thái của điện tử đuợc đặc trưng bởi các số luợng tử: n, 1, mb, ms.
+ Nguyên tắc Aufbau xác định trật tự cao thấp của các mức năng lượng.
+ Quy tắc Hund xác định trật tự sắp xếp của các điện tử trên các mức
năng lượng và quyết định giá trị mômen từ của toàn bộ nguyên tử. Quy tắc
Hund thứ nhất xác định rằng trạng thái cơ bản ứng với tổng spin lớn nhất sao
cho không vi phạm nguyên lí Pauli. Quy tắc Hund thứ hai xác định rằng trạng
thái cơ bản sau khi thoả mãn nguyên lí Pauli và quy tắc Hund thứ nhất phải có
tổng mômen quỹ đạo lớn nhất. Quy tắc Hund thứ ba xác định giá trị mômen
tổng cộng J của nguyên tử.
Mômen từ

của nguyên tử tự do được xác định theo biểu thức:
1/2
B (J(J+l))

=g

(2.1)

với: g là hệ số Lande, g = 1+[J(J+1)+S(S+1)-L(L+1)]/[2J(J+1)]
B

là Manheton Bohr (

B

(2.2)

=e /2m)

Ba loại nguyên tử cấu thành ô cơ sở mạng tinh thể Nd2Fe14B trong trạng
thái tự do có cấu hình tương ứng như sau:
2

2

6

2

6

10

2

6

10

2

6

2

Nd: 1 s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f5s 5p 6s ;
2

2

6

2

6

10

Fe: 1 s 2s 2p 3s 3p 3d ;

2

2

1

B: ls 2s 2p .
3

Trong mạng tinh thể, ion Nd có lớp 4f chứa các điện tử lẻ cặp. Quỹ đạo
này nằm sâu về phía hạt nhân. Với việc định xứ như vậy, một cách gần đúng
có thể xem nguyên tử Nd nằm trong hợp kim như nguyên tử Nd tự do có các
số lượng tử s = 3/2; số lượng tử xung lượng quỹ đạo L = 6 và số lượng tử


xung lượng tổng cộng J = 9/2. Áp dụng công thức 2.2 ta đuợc g = 8/11 và do
vậy mômen từ của nguyên tử Nd là 3,62

B.

Không giống như Nd, các nguyên tử Fe có lớp điện tử lẻ cặp 3d ở phía
ngoài tham gia vào các mối liên kết và tạo v ng. Trong kim loại chuyển tiếp
vùng có spin và vùng có spin có thể bị dịch chuyển tương đối so với nhau
trong từ trường ngoài. Thậm chí có thể bị dịch chuyển một cách tự phát nếu
thoả mãn tiêu chí Stoner. Tiêu chí này cho rằng sự dịch chuyển tự phát xảy ra
trong kim loại chuyển tiếp khi tích giữa tích phân trao đổi của điện tử Jex với
mật độ trạng thái điện tử tại mức Fermi trong trạng thái thuận từ N(EF) lớn
hơn 1. Có ba nguyên tố thoả mãn tiêu chí này đó là Fe, Co và Ni. Tương tự ở
trên ta s tính được mômen từ nguyên tử của Fe có giá trị 2,22 B.
Trong hợp kim Nd2Fe14B tồn tại hai tương tác chính: tương tác trao đổi

và tương tác của trường tinh thể. Tương tác trao đổi xác định kiểu trật tự từ và
khoảng nhiệt độ tồn tại các trật tự từ. Tương tác của trường tinh thể phá vỡ
tính bất biến của từ độ theo phép quay quanh trục tinh thể làm xuất hiện tính
dị hướng từ tinh thể. Do cấu hình của lớp điện tử 3d và 4f trình bày ở trên nên
đối với nguyên tử Nd, tương tác spin - quỹ đạo lớn hơn nhiều so với tương tác
của trường tinh thể lên điện tử 4f. Do vậy tính chất từ của Nd trong hợp kim
được quyết định bởi mômen từ định xứ của chúng và quyết định bởi các tính
chất của ion Nd trong trạng thái cơ bản. Ngoài ra còn có thể thấy ngay rằng
tương tác giữa các ion Nd là có thể bỏ qua.
Đối với Fe, tương tác giữa điện tử 3d và trường tinh thể mạnh hơn nhiều
so với tương tác spin - quỹ đạo. Tác động của trường tinh thể mở rộng độ suy
biến của các mức tương ứng với số xung lượng quỹ đạo L dẫn đến việc “đóng
băng” mômen từ quỹ đạo L = 0 [10].
Tương tác R-T giữa các ion Nd và Fe xảy ra theo cơ chế gián tiếp với sự
tham gia của điện tử 5d. Tương tác này bao gồm liên kết trao đổi kiểu trong
nguyên tử (intra-atomic) xảy ra giữa các điện tử 4f và 5d và tương tác kiểu
giữa các nguyên tử (inter-atomic) xảy ra giữa các điện tử 5d và 3d. Tương tác
4f-5d là tương tác sắt từ, trong khi tương tác 5d-3d lại là tương tác phản sắt
từ. Như vậy liên kết giữa các spin 4f và các spin 3d bao giờ c ng là phản sắt


từ [10]. Theo quy tắc Hund thứ ba, mômen từ tổng cộng của nguyên tử Nd
(thuộc nhóm đất hiếm nhẹ) JNd = LNd - SNd, do vậy JNd hướng song song c ng
chiều với SFe, hoặc nói cách khác là mô men từ của ion Fe trong hợp kim
Nd2Fe14B. Tính chất hợp hướng này là một nguyên nhân chủ yếu làm tăng
cường vai trò của Nd trong việc c ng với Fe, một kim loại truyền thống rẻ
tiền, tạo ra vật liệu từ cứng có chất lượng từ tính cao. Giá trị từ độ bão hoà
của vật liệu này đạt được ở nhiệt độ phòng là Js = 1,61 T.
1.2.2.2. Nhiệt độ Curie
Trong vật liệu từ, điểm nhiệt độ mà tại đó bắt đầu làm cho các mômen từ

của các ion trong ô cơ sở định hướng ngẫu nhiên trong không gian và kết quả
là phá vỡ trật tự từ mà tương tác trao đổi đã tạo ra. Nhiệt độ này là nhiệt độ
Curie Tc.
Để tính nhiệt độ Curie, ta d ng lại giả thuyết về vai trò của tương tác RT và T-T, bỏ qua tương tác R-R như đã xét ở trên. Theo lí thuyết trường trung
bình, tác động của nhiệt độ được so sánh với tác động của trường trung bình
tác dụng lên nguyên tử với giả thuyết rằng trường trung bình này chỉ phụ
thuộc số hạt lân cận gần nhất, mômen của chúng và các hằng số tương tác. Áp
dụng lí thuyết này, giá trị Tc ph hợp một cách định tính cho hợp kim Nd-FeB. Trên thực tế giá trị Tc đối với vật liệu này ở mức độ vừa phải bằng 312°C,
đủ để sử dụng chúng trong các ứng dụng thông thường.
1.2.2.3. Lực kháng từ Hc
Để có lực kháng từ lớn, mômen từ của ô mạng cơ sở phải có thiên hướng
mạnh nhờ vào tác động của trường tinh thể tạo bởi tập hợp các phần tử trong
ô mạng. Tập hợp các nguyên tử trong tinh thể Nd-Fe-B tạo lên một phân bố
không gian điện tử thích hợp và chúng tác động (bằng tương tác tĩnh điện) lên
điện tử 4f của Nd và 3d của Fe khiến từ độ hướng theo một hướng nhất định
tạo nên trục dễ từ hoá, trong khi ngược lại là hướng rất khó từ hoá. Hiệu ứng
định hướng từ độ này được gọi là dị hướng từ tinh thể. Để định lượng người
ta thường d ng khái niệm trường dị hướng tinh thể có giá trị tương đương với
một cường độ từ trường cần để quay mômen từ (vốn hướng theo trục dễ) về
hướng trục khó từ hoá.


Việc chế tạo vật liệu từ chứa đất hiếm và kim loại chuyển tiếp không thể
d ng các nguyên tố đất hiếm nặng (từ Gd đến Lu) do mômen từ của chúng
hướng ngược với mômen từ của nguyên tố kim loại chuyển tiếp khiến giảm
mômen từ hoá tổng cộng. Hai nguyên tố La và Eu không có mômen từ (S, L,
J bằng 0 đối với La và s = 3, L = 3, và L - s = 0 đối với Eu). Nguyên tố Pm rất
hiếm và là nguyên tố phóng xạ nên ít được sử dụng. Nguyên tố Ce về nguyên
tắc có thể sử dụng được nhưng nó s chỉ có một điện tử liên kết yếu ở lớp 4f
trong trường hợp có hoá trị 3. Do vậy trong hợp kim với kim loại chuyển tiếp

Ce có hoá trị 4 nên J c ng bằng 0. Cuối c ng chỉ còn lại Nd, Pr, và Sm là 3
nguyên tố đất hiếm sử dụng để chế tạo nam châm vĩnh cửu có lực kháng từ
lớn. Tuy vậy, khi tính năng lượng trường dị hướng như hình bày ở trên s
thấy rằng nếu c ng với một cấu trúc tinh thể, để có được hệ số dị hướng K1
dương thì có thể d ng riêng 3 nguyên tố này hoặc d ng chung Pr với Nd chứ
không thể d ng chung Sm với Pr hoặc Sm với Nd [10].
Từ những phân tích vừa trình bày ở trên c ng với một số suy luận khác
ta có thể đánh giá vai trò quan trọng của nguyên tố Nd trong việc chế tạo vật
liệu từ tính chất lượng cao.
Tính chất từ của nam châm bao gồm hai loại: tính chất từ nội tại và tính
chất từ ngoại lai. Tính chất từ nội tại bao gồm từ độ tự phát, nhiệt độ Curie và
dị hướng từ… được quyết dịnh bởi momen từ của các nguyên tử tương tác giữa
chúng trong mạng tinh thể. Tính chất từ ngoại lai là các tính chất liên quan đến
đặc trưng từ trễ như lực kháng từ, từ dư, độ vuông đường trễ và tích năng
lượng cực đại... được quyết định bởi vi cấu trúc tức là hình dạng, kích thước,
độ đồng nhất, sự phân bố và liên kết (biên hạt) của các hạt trong vật liệu.
Trong nam châm thiêu kết, tính từ cứng được quyết định bởi pha tinh thể
Nd2Fe14B. Pha Nd2Fe14B có dị hướng từ tinh thể HA = 75 kOe, sự định hướng
song song của hai phân mạng Nd và Fe trong pha Nd2Fe14B đã tạo ra từ độ
bão hòa lớn ở nhiệt độ phòng, đạt tới 16 kG. Đây là giá trị từ độ lớn nhất
trong các liên kim loại đất hiếm sử dụng làm nam châm vĩnh cửu [14]. Đồng
thời, nam châm này có khả năng cho từ dư lên tới 14 kG. Tuy nhiên, do tương
tác trao đổi sắt từ Fe-Fe tương đối yếu nên nhiệt độ Curie của hợp chất
Nd2Fe14B là khá thấp, TC ~ 585 K. Nhược điểm khác nữa của nam châm này


là tính ôxy hóa cao (do hoạt tính của Nd), giá thành đắt (do chứa nhiều đất
hiếm) và sự suy giảm nhanh của lực kháng từ theo nhiệt độ.
1.2.2.4. Cơ chế đảo từ và lực kháng từ trong nam châm Nd-Fe-B
Lực kháng từ của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B thể hiện khả năng chống

lại sự đảo từ độ sau khi bị từ hóa bão hòa. Nguyên nhân sinh ra lực kháng từ
chính là dị hướng từ tinh thể của vật liệu sau khi bị từ hóa bão hòa. Nguồn
gốc sâu xa của lực kháng từ chính là dị hướng từ. Tuy nhiên, cần phải lưu ý
rằng lực kháng từ không phải là một đại lượng miêu tả tính chất từ nội tại
(intrinsic magnetic property). Điều đó có nghĩa là lực kháng từ không chỉ phụ
thuộc vào thành phần hóa học, nhiệt độ, dị hướng từ mà còn phụ thuộc vào vi
cấu trúc của vật liệu. Mối quan hệ giữa vi cấu trúc và những tính chất từ riêng
để tồn tại lực kháng từ trong vật liệu thông thường là khá phức tạp. Tìm hiểu
cơ chế lực kháng từ và các yếu tố ảnh hưởng lên nó là cần thiết giúp ta có thể
định hướng các biện pháp công nghệ để thu được giá trị kháng từ như mong
muốn. Thực chất, cơ chế lực kháng từ chính là cơ chế đảo từ của các đômen
từ tồn tại trong vật liệu. Phương pháp liên quan đến làm tăng hay giảm lực
kháng từ của vật liệu là điều khiển đômen từ. Đối với một vật liệu từ cứng,
điều mong muốn là các đômen từ không dễ quay, vách đômen không dễ dịch
chuyển và việc tạo mầm đômen đảo là khó khăn.
a) Cơ chế đảo từ
Ở trạng thái khử từ nhiệt, nam châm tồn tại các đômen từ, các đômen
này được ngăn cách bởi vách đômen. Việc hình thành các đômen từ được giải
thích trên cơ sở nguyên lý cực tiểu năng lượng của một hệ ở trạng thái bền.
Dưới tác dụng của từ trường ngoài, vách đômen s dịch chuyển theo xu
hướng đômen thuận lợi được mở rộng và đômen không thuận lợi bị thu hẹp,
để có lợi về mặt năng lượng. Dựa vào khả năng dịch chuyển vách đômen
người ta đưa ra hai cơ chế chính tạo lực kháng từ: cơ chế mầm đảo từ (nam
châm mầm đảo từ - Nucleation) và cơ chế hãm dịch chuyển vách đômen hay
cơ chế ghim vách đômen (nam châm loại ghim vách đômen-Pinning) [11].
Hai đại lượng cần để mô tả các cơ chế đảo từ này đó là trường tạo mầm HN,
được định nghĩa là giá trị của từ trường (ngược với hướng từ hóa ban đầu) mà


tại đó các mầm đảo từ bắt đầu xuất hiện (hình 1.7) và HP là từ trường đủ để

làm dịch chuyển vách đômen. Lưu ý rằng khi một mầm đảo từ được hình
thành cùng với một vách đômen tương ứng, vách đômen này không thể dịch
chuyển khi giá trị từ trường ngoài đảo chiều chưa vượt quá HP.

Hình 1.7. Minh họa quá trình từ hóa,
khử từ và vị trí trường tạo mầm HN .

Hình 1.8. Đường từ hoá ban đầu và
đường từ trễ của nam châm loại
mầm đảo từ và nam châm loại ghim
vách
đômen .

Hai cơ chế lực kháng từ trên được hình thành liên quan đến quá trình đảo
từ độ của nam châm từ cứng. Cơ chế đầu được điều khiển bằng mầm đảo từ.
Cơ chế lực kháng từ còn lại được điều khiển bằng quá trình dịch chuyển vách
đômen. Tuy nhiên, hai quá trình này không xảy ra độc lập mà thường xảy ra
đồng thời trong vật liệu. Cơ chế nào trội hơn phụ thuộc vào bản chất và các
thông số vi cấu trúc của vật liệu đó. Không có phép đo đơn lẻ nào có thể đưa
ra kết luận chính xác về cơ chế lực kháng từ trong nam châm mà phải cần đến
bốn phép đo bao gồm: đường từ hóa ban đầu, đường từ trễ chưa bão hòa, lực
kháng từ phụ thuộc nhiệt độ và lực kháng từ phụ thuộc góc. Trước tiên, cơ
chế lực kháng từ có thể phân biệt thông qua quan sát đường cong từ hóa ban
đầu ở trạng thái khử từ nhiệt (hình 1.8). Độ cảm từ ban đầu cao cho thấy vách
đômen di chuyển dễ dàng và ngược lại độ cảm từ ban đầu thấp có thể do vách
đômen bị ghim. Với các mẫu đã được khử từ hoàn toàn (khử từ bằng nhiệt
độ), cơ chế lực kháng từ được xác định thông qua sự phụ thuộc của kích


thước hạt D với kích thước tới hạn đơn đômen Dsd. Trong trường hợp D > Dsd,

hạt có cấu trúc đa đômen. Nếu trong hạt không chứa các tạp hay tâm ghim thì
độ cảm từ ban đầu của mẫu là lớn (đường 1 hình 1.8) bởi vì vách đômen di
chuyển tự do. Khi đó, từ trường cần thiết để làm vách đômen dịch chuyển là
NMs (Ms là từ độ bão hòa và N là hệ số khử từ của các hạt) và quá trình đảo
từ độ được điều khiển bằng mầm đảo từ. Nếu các hạt không đồng nhất, vách
đômen được ghim ở những vị trí này trong hạt. Để di chuyển vách đômen, từ
trường ngoài phải lớn hơn trường HP, và độ cảm từ ban đầu của mẫu là thấp
(đường 2 hình 1.8).
Trong trường hợp đó, cơ chế trội hơn là cơ chế mầm nếu HN > HP và là
cơ chế ghim nếu HN < HP. Với những hạt đơn đômen, D

Dsd độ cảm từ s

luôn luôn là thấp và không phụ thuộc vào sự bất đồng nhất trong các hạt. Quá
trình đảo từ của các hạt đơn đômen s diễn ra chỉ bằng sự quay từ độ và đòi
hỏi một từ trường ngoài lớn.
Phép đo khác để nhận biết cơ chế lực kháng từ đó là phép đo các đường
từ trễ chưa bão hòa (vật liệu chưa được từ hóa bão hòa). Becker J. J. đã chỉ ra
rằng giá trị lực kháng từ s phụ thuộc vào cường độ từ trường từ hóa ban đầu
[12]. Trong vật liệu cơ chế mầm đảo từ, giá trị cường độ từ trường từ hóa tối
thiểu cần thiết để có được lực kháng từ tối đa là nhỏ hơn nhiều so với lực
kháng từ. Ngược lại, với vật liệu kiểu cơ chế ghim, trường từ hóa tối thiểu
tương đương với lực kháng từ. Tuy nhiên, trong trường hợp vật liệu chứa các
hạt đơn đômen, cơ chế mầm s dẫn đến kết quả tương tự như cơ chế ghim của
vật liệu đa đômen. Vì vậy, việc xác định cơ chế lực kháng từ dựa trên các
đường từ trễ chưa bão hòa đòi hỏi phải biết được cỡ hạt đơn đômen và cỡ hạt
trung bình. Lực kháng từ phụ thuộc vào góc trong vật liệu đẳng hướng ít có ý
nghĩa thực nghiệm. Do đó, phép đo lực kháng từ phụ thuộc nhiệt độ là cần
thiết hơn. Phép đo này c ng với các phép đo đường từ hóa ban đầu và đường
từ trễ không bão hòa làm sáng tỏ cơ chế lực kháng từ trong nam châm. Sự

khác nhau giữa hai cơ chế lực kháng từ trong phép đo lực kháng từ theo nhiệt
độ thể hiện qua sự làm khớp với các mô hình tính toán lý thuyết.


Hướng từ độ ban đầu
Hướng từ độ đảo
Vách Block
Hướng dịch vách Block
Tâm hãm vách
Hình 1.9. Vi cấu trúc của mầm đảo từ và ghim vách đômen. Các mầm đảo từ
có thể ở trong hạt (A) hoặc biên hạt (B) và tâm hãm vách ở vị trí C.
Như đã trình bày ở trên, lực kháng từ không chỉ được quy định bởi tính
chất từ nội tại của nam châm mà còn bị ảnh hưởng mạnh bởi vi cấu trúc
của nó. Hình 1.9 mô tả vi cấu trúc của mầm đảo từ và ghim vách đômen. Khi
các khuyết tật nhỏ, phân tán trong hạt (vị trí A) hoặc biên hạt (vị trí B) thì
trường trao đổi, trường khử từ và trường dị hướng tạo ra các mầm đảo từ cục bộ
trong vật liệu làm suy giảm lực kháng từ. Vì vậy, để tăng lực kháng từ
trong nam châm loại mầm đảo từ cần phải giảm thiểu lượng tâm sai hỏng
phân tán trong các hạt và làm nhẵn bề mặt hạt bằng cách thiêu kết có pha lỏng
và xử lý nhiệt. Tuy nhiên, khi kích thước các sai hỏng lớn và nhiều thì chúng
lại có tác dụng ghim vách đômen như vị trí C. Quá trình đảo từ phụ thuộc vào
vi cấu trúc của vật liệu được thể hiện trên hình 1.10. Đối với nam châm đẳng
hướng các hạt không tương tác, đường cong đảo từ (khử từ) đi theo đường
chấm gạch. Do tính chất đẳng hướng nên các hướng của trục dễ là ngẫu nhiên,
dẫn đến khi từ trường ngoài giảm về 0, mômen từ tổng cộng Mr2 bằng M/2.
Tiếp tục giảm từ trường ngoài về giá trị âm, các mômen từ theo hướng từ
trường ngoài làm cho từ độ giảm dần và độ vuông đường từ trễ thấp. Đối với
nam châm dị hướng, sau khi được từ hoá bão hoà, toàn bộ các mômen từ nằm
theo hướng trục dễ và song song với nhau. Vì vậy, khi giảm từ trường ngoài về
0, từ độ trong mẫu vẫn được giữ nguyên gần như trạng thái bão hoà, do đó ở

trạng thái từ dư Mr1 Ms. Tiếp tục giảm từ trường ngoài về giá trị âm, mômen
từ của mẫu không đổi cho đến khi từ trường ngoài có giá trị đủ lớn bằng HN.


Hình 1.10. Các đường cong mô tả quá trình đảo từ của vật liệu có cấu trúc
khác nhau [3].
Đối với nam châm có cơ chế lực kháng từ kiểu mầm, s xảy ra quá trình
phát triển mầm đảo từ như các vị trí A và B trên hình 1.9 và quá trình đảo từ
xảy ra không cần có sự tăng thêm của từ trường ngoài bởi vì khi đó chính là
thời điểm cực tiểu năng lượng biến mất. Đường cong khử từ s đi theo đường
ABC và lực kháng từ trong trường hợp này bằng HN. Tuy nhiên, với nam
châm có cơ chế lực kháng từ kiểu ghim vách đômen, quá trình đảo từ không
xảy ra một cách dễ dàng như vậy do sự có mặt của các tâm hãm vách liên kết
như vị trí C trong hình 1.9. Do đó, các mômen từ không đảo đột ngột và
đường cong khử từ trong trường hợp này s lớn hơn so với nam châm mầm
đảo từ (đường liền nét ABC’).
b) Lực kháng từ trong nam châm Nd-Fe-B
- Nam châm loại mầm đảo từ
Trong nam châm loại mầm đảo từ, các vách đômen trong hạt di chuyển
tương đối dễ dàng. Khi bị từ hóa, ngay ở giá trị từ trường ngoài còn nhỏ, do
vách đômen di chuyển dễ dàng làm cho đômen thuận lợi được mở rộng, từ độ
của mẫu tăng rất nhanh, độ từ thẩm trong giai đoạn này rất lớn. Quá trình từ
hóa trong giai đoạn này có tính thuận nghịch cao. Tiếp tục tăng từ trường
ngoài, mẫu nhanh chóng đạt đến trạng thái bão hoà. Quá trình khử từ chỉ
diễn ra mạnh khi từ trường ngoài tác dụng theo chiều ngược lại đạt đến giá
trị HN, tức là mầm đảo từ bắt đầu hình thành và phát triển. Để có lực kháng từ
cao đòi hỏi sự dịch chuyển vách đômen phải được ngăn cản tại biên hạt, đây
là yêu cầu tiên quyết đối với nam châm loại tạo mầm.

Hc = HN > HP

Hc = HP > HN

Hc = HP



a)

b)

c)

Hình 1.11. Minh hoạ đường từ trễ cho các loại nam châm khác nhau: tạo
mầm đảo từ ở vách (a), mầm đảo từ không đồng nhất và ghim vách đômen ở
biên hạt (b), mầm đảo từ không đồng nhất và phân bố trong các hạt (c) [14].
Mặt khác, để thu được lực kháng từ tốt nhất cần phải tác dụng vào nam
max

châm một trường bão hòa dương cực đại Hs , là từ trường đủ mạnh để làm
tất cả các vách đômen trong mẫu bị triệt tiêu. Nếu từ trường từ hóa nhỏ hơn
Hsmax thì có thể vẫn còn tồn tại các đômen có từ độ ngược hướng với véctơ từ
độ bão hòa. Sau khi từ trường ngoài có độ lớn đạt Hs max việc hình thành các
mầm đảo từ đòi hỏi một từ trường H âm ít nhất là bằng HN. Nếu HN > Hp,
sự khử từ hoàn toàn chỉ xảy ra khi H HN, nghĩa là trong trường hợp này
lực kháng từ bằng H (hình 1.11a). Tuy nhiên, có thể có một cơ chế khác, giả
sử rằng mầm đảo từ đã được hình thành ở các biên hạt (tại nơi có sự bất đồng
nhất từ lớn) nhưng Hp > HN thì mầm đảo từ không thể phát triển. Trong
v ng từ trường ngoài Hp > H > HN trạng thái ghim vách đômen duy trì

cho đến khi H > Hp (hình 1.11b). Trường hợp này có thể mô tả như cơ chế
ghim vách đômen không đồng nhất. Đồng thời, từ độ khác nhau không nhiều,
lý do
là thể tích của mầm (có từ độ ngược hướng với từ độ của đômen) là rất nhỏ,
hầu như có thể bỏ qua so với thể tích của toàn hạt. Mô hình mầm đã được áp
dụng cho nam châm Nd-Fe-B mà trong đó pha phi từ ở biên hạt đóng vai trò
làm trơn biên hạt, loại bỏ các vị trí tạo mầm. Vì vậy, nam châm rất khó bị khử
từ do phải tạo ra các mầm đảo từ mới. Đã có sự ph hợp tốt giữa lý thuyết và
thực nghiệm khi áp cơ chế mầm là cơ chế lực kháng từ ưu tiên cho loại nam
châm thiêu kết Nd-Fe-B.
- Nam châm loại ghim vách đômen