磁性诱发两相分离型Co-V基垂直磁记录材料的设计及磁学性能研究

本项目实验测定了磁性诱发两相分离型Co-V-X (X: Fe, Ni, Cr, W, Mo) 各三元系在800 ℃～1200 ℃不同温度、全成分范围内的相平衡，特别研究添加合金元素对磁性诱发两相(fcc或hcp)分离的影响。为了使整个数据库更加完善，又增加了Co-V-Mn, Co-Fe-Zr, Co-Cr-(Mo, Nb)，Co-Ta-(Mo, Nb), Co-W-(Cr, Nb)各三元系相平衡的研究；并在本研究和已报道的实验信息的基础上，利用CALPHAD方法，对上述Co基合金的相图进行了热力学优化与计算，建立了Co-V-X ( X：Fe, Ni, Cr, Mn, W, Mo, Pt, Ta ) 基合金的热力学数据库。. 利用该数据库，计算预测磁性诱发所导致的hcp和fcc相的两相分离存在的成分和温度范围。在此基础上选择合适的合金成分，采用磁控溅射方法，以玻璃，单晶硅片，单晶MgO为衬底，以Ru作为过渡层，在不同的工艺条件下制备了一系列的Co-V合金薄膜。实验结果表明：Co-V基合金薄膜具有较好的垂直磁各向异性，Ta元素等的合金化可以显著提高薄膜的矫顽力。. 由于薄膜组织的控制一直是Co基磁记录薄膜制备中的技术难题。本研究从动力学角度，利用相场模拟计算的方法，模拟了Co-V 和Co-Cr 薄膜的组织演化过程，研究了不同初始成分和温度下的组织演变规律，解释了实验报道的Co 基合金薄膜中几种典型微观组织结构的演化机理；运用相场动力学方法，系统地研究了沉积速度对Spinodal 分解型薄膜沉积过程中组织演化的影响，建立了薄膜组织与沉积速度和两相体积分数间的关系。. 利用密度泛函理论方法，本项目增加了对部分Co-X (X = Ti, Ta, W, V, Al) 二元系中类Ni3Al合金的A3B有序相的电子结构及热力学性质(振动熵，焓，热容及热膨胀系数) 等信息的计算工作，为设计和制备新型Co基高温合金提供理论依据。. 本项目已取得了一系列重要研究成果，已在包括Physical Review Letter等期刊上发表论文共13篇，获得授权专利1项，会议论文11篇，目前已投稿和待投稿的论文多篇。已有3人次研究生在国际学术会议获奖。