1、納米復(fù)合永磁材料的關(guān)鍵問(wèn)題

進(jìn)行納米復(fù)合永磁材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，發(fā)展納米復(fù)合永磁材料可控制備技術(shù)。特別是重視發(fā)展以bottom-up化學(xué)過(guò)程+快速燒結(jié)為主導(dǎo)的技術(shù)路線，力爭(zhēng)突破制備高性能的各向異性納米復(fù)合永磁材料的技術(shù)瓶頸。研究納米晶的生長(zhǎng)機(jī)制、結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和性能可靠性，從一個(gè)更深的層次來(lái)理解納米復(fù)合永磁材料的納米晶在生長(zhǎng)過(guò)程中的行為及其與磁性能之間的關(guān)系。從理論上分析不同結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合磁性材料中導(dǎo)致軟磁相不成為反磁化核的中心而能夠和硬磁相耦合在一起的臨界尺寸與微觀組織結(jié)構(gòu)特征。探索滿足實(shí)現(xiàn)納米耦合的高矯頑力的硬磁新相和高飽和磁化強(qiáng)度的軟磁新相。從實(shí)驗(yàn)方面調(diào)節(jié)和改變材料的交換作用強(qiáng)度、改變和增強(qiáng)材料的磁晶各向異性、飽和磁化強(qiáng)度，從根本建立易于實(shí)現(xiàn)納米耦合的條件。研究新型可控制備技術(shù)相分離過(guò)程中亞穩(wěn)相的成相規(guī)律及其與成分、溫度、時(shí)效的關(guān)聯(lián)性。建立納米復(fù)合磁性材料微觀組織結(jié)構(gòu)與磁性能的關(guān)系模型，獲得相分離后的相關(guān)聯(lián)性及它們之間的磁交換作用機(jī)制和交換耦合的條件。用快速燒結(jié)制備納米晶和熱變形等工藝制備高性能的各向異性Nd2Fe14B/a-Fe納米復(fù)合永磁材料，通過(guò)優(yōu)化兩相的微觀組織結(jié)構(gòu)和成分，以獲得理想永磁性能的材料，掌握新型納米復(fù)合結(jié)構(gòu)制備的關(guān)鍵技術(shù)。

1）納米復(fù)合永磁材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備技術(shù)的發(fā)展

采用快淬、HDDR結(jié)合相分離法、化學(xué)合成、快速燒結(jié)制備納米晶和熱變形工藝等多種新工藝和實(shí)驗(yàn)手段，探索適宜可控制備納米結(jié)構(gòu)永磁材料的方法，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)硬磁－軟磁雙相耦合或硬磁相間的耦合，而且實(shí)現(xiàn)硬磁晶粒排列取向呈現(xiàn)織構(gòu)，以求接近或達(dá)到理論預(yù)期的高磁能積，掌握制備新型高性能納米復(fù)合永磁材料的關(guān)鍵技術(shù)、獲得理想的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)與磁性能，這是本課題的創(chuàng)新性之處。特別是重視發(fā)展以bottom-up化學(xué)過(guò)程+快速燒結(jié)為主導(dǎo)的技術(shù)路線，力爭(zhēng)突破制備高性能的各向異性納米復(fù)合永磁材料的技術(shù)瓶頸。研究相分離與成分、溫度、時(shí)效的關(guān)聯(lián)性。研究相分離法、熱變形工藝等非平衡過(guò)程的相形成規(guī)律及結(jié)晶過(guò)程中的晶體學(xué)生長(zhǎng)特征，相分離的介觀結(jié)構(gòu)變化、相交換耦合的結(jié)構(gòu)條件。掌握用上述方法制備N(xiāo)dFeB基、2:17相、新型Co基1:7相等為主體的納米復(fù)合永磁材料的成分設(shè)計(jì)及工藝條件，控制納米復(fù)合永磁材料的晶粒尺寸和微觀結(jié)構(gòu)，以獲得永磁性能。 

2）納米復(fù)合磁性材料的磁性耦合機(jī)理

研究永磁相和軟磁相實(shí)現(xiàn)納米耦合的機(jī)理和條件。如：用中子衍射技術(shù)與XRD技術(shù)結(jié)合確定材料的磁性相結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)，研究成分、結(jié)構(gòu)、元素晶格占位、磁性相變、健長(zhǎng)、夾角等結(jié)構(gòu)因素與材料性能的關(guān)系。用磁力顯微鏡觀測(cè)新相的磁疇結(jié)構(gòu)，結(jié)合磁性測(cè)量研究磁疇寬度、疇壁厚度及其影響因素與耦合作用強(qiáng)度、磁晶各向異性、飽和磁化強(qiáng)度、較大磁能積等磁性參數(shù)的關(guān)系。用SEM和TEM電子顯微鏡觀測(cè)材料中晶粒結(jié)構(gòu)、取向、尺寸對(duì)磁性的影響。即綜合利用各種觀測(cè)手段，獲得物質(zhì)結(jié)構(gòu)和磁性結(jié)構(gòu)與材料性能的關(guān)系，為研究納米耦合機(jī)理和優(yōu)化耦合條件提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

理論分析不同結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合磁性材料中形成磁性交換耦合的臨界尺寸；從實(shí)驗(yàn)上探索滿足具有高矯頑力的硬磁和高飽和磁化強(qiáng)度的軟磁相耦合的條件。本課題的創(chuàng)新性之一就是利用交換彈性耦合效應(yīng)或納米復(fù)合微觀組織結(jié)構(gòu)來(lái)改變材料的交換作用強(qiáng)度、磁晶各向異性、飽和磁化強(qiáng)度，來(lái)調(diào)節(jié)材料的交換長(zhǎng)度lex、疇壁厚度dW、單疇臨界尺寸dC以及硬磁參數(shù)k，建立易于實(shí)現(xiàn)納米耦合的微觀結(jié)構(gòu)和條件。從實(shí)驗(yàn)測(cè)定的總交互作用中分離出對(duì)磁化過(guò)程有重要意義的短程交換和長(zhǎng)程磁偶極交互作用。建立微觀組織結(jié)構(gòu)與磁性能的關(guān)系模型，研究其磁性交換耦合作用機(jī)制和條件，實(shí)現(xiàn)納米復(fù)合微觀組織結(jié)與磁性能的可控制備。

3）探索實(shí)現(xiàn)納米耦合的高矯頑力和高磁能積的硬磁新相和高飽和磁化強(qiáng)度的軟磁新相

元素周期表中常溫下能夠提供強(qiáng)磁性的金屬只有Fe,Co,Ni。其中a-Fe磁性強(qiáng)，其原子磁矩2.2mB。Fe-Co合金的原子磁矩可提高到2.4mB。本項(xiàng)目將采用間隙原子效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的磁性調(diào)制。將N、C、H等作為間隙原子加入母合金，基于間隙原子的磁體積效應(yīng)和化學(xué)鍵效應(yīng)，改變稀土－鐵化合物的電子能帶結(jié)構(gòu)和晶場(chǎng)作用。同時(shí)，改變材料的磁疇結(jié)構(gòu)，形成硬磁材料理想的180度疇壁的磁疇結(jié)構(gòu)，探索制備新型高性能永磁相。進(jìn)一步開(kāi)展間隙原子效應(yīng)研究，包括電子能帶結(jié)構(gòu)、晶場(chǎng)作用計(jì)算，為有效地調(diào)控材料的內(nèi)稟磁性提供依據(jù)。同時(shí)擬把間隙原子效應(yīng)研究擴(kuò)展到軟磁材料，尋求飽和磁化強(qiáng)度高于Fe-Co合金的間隙型軟磁材料，探索新型的高矯頑力兼高磁能積的雙相納米耦合材料。這是本課題的另一創(chuàng)新點(diǎn)。

4）高性能永磁納米復(fù)合材料的化學(xué)合成及磁體的應(yīng)用研究

基于交換彈性耦合機(jī)理，在理論分析的基礎(chǔ)上，研究發(fā)展可控制備納米尺度硬磁與軟磁耦合復(fù)合磁體的新技術(shù)和新方法。采用bottom-up化學(xué)過(guò)程、快淬、速凝等方法制備永磁/軟磁各向異性的納米耦合磁粉或磁體，探索新工藝對(duì)磁粉性能的影響。綜合各種方法的特點(diǎn)發(fā)展出簡(jiǎn)單實(shí)用的生產(chǎn)工藝。優(yōu)化工藝條件，制備出高性能的硬磁與軟磁耦合各向異性磁粉/磁體。以此為基礎(chǔ)，研究用有機(jī)和無(wú)機(jī)納米薄膜包覆對(duì)磁粉綜合性能的影響，同時(shí)開(kāi)展永磁/軟磁的納米耦合研究，以期制備出更高磁性能的各向異性納米復(fù)合稀土永磁磁粉。目標(biāo)是制備出新型高性能、溫度穩(wěn)定性好的耦合納米復(fù)合磁粉/磁體，為研制更新?lián)Q代的新型永磁磁體和器件提供新型材料。

5）多功能異質(zhì)納米復(fù)合材料的基礎(chǔ)問(wèn)題研究

化學(xué)控制合成具有大聯(lián)結(jié)界面及復(fù)合磁光性質(zhì)的多功能異質(zhì)復(fù)合納米顆粒，深入理解異質(zhì)成核生長(zhǎng)機(jī)理，研究復(fù)合粒子的電、磁、光、催化等性質(zhì)，組元介質(zhì)間的相互作用、電磁傳輸，以及異質(zhì)相互作用對(duì)復(fù)合粒子整體物理性質(zhì)的影響，結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系等問(wèn)題。研究交換耦合相互作用等物理現(xiàn)象，研制多功能納米復(fù)合材料如磁光復(fù)合材料和高性能磁性材料。

6）制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)元器件的關(guān)鍵技術(shù)

采用新型納米復(fù)合磁性材料，通過(guò)微觀組織結(jié)構(gòu)和制備工藝的優(yōu)化與控制，解決其取向成型、燒結(jié)和磁性能控制等關(guān)鍵制備技術(shù)，制備中小型永磁電機(jī)用定子和轉(zhuǎn)子等磁性元器件，使其剩磁、矯頑力溫度系數(shù)和穩(wěn)定性等磁性能指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)目前廣泛使用的傳統(tǒng)永磁器件。研制新一代高性能整體輻向多極永磁環(huán)，有效克服目前廣泛使用拼接磁環(huán)電機(jī)磁極波動(dòng)大、效率較低的缺點(diǎn)，使其磁性性能、極間磁密均勻性和力學(xué)性能高于目前的傳統(tǒng)永磁器件，進(jìn)一步推動(dòng)永磁電機(jī)向高穩(wěn)定性、高效率和小型化方向發(fā)展。

2、納米復(fù)合軟磁材料關(guān)鍵問(wèn)題

建立并完善新型納米顆粒、纖維增強(qiáng)以及兩者共同增強(qiáng)的軟磁復(fù)合材料的可控制備技術(shù)。研究納米軟磁復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和軟磁性能相互關(guān)系。闡明材料的尺寸、非晶納米晶復(fù)相結(jié)構(gòu)與巨磁阻抗效應(yīng)的關(guān)系。研究納米尺度下材料的磁導(dǎo)率、阻抗和損耗等性能參數(shù)，與化學(xué)成分、晶格結(jié)構(gòu)、磁晶各向異性常數(shù)、磁致伸縮系數(shù)、晶粒尺寸及粒度分布的關(guān)系。闡明非晶軟磁合金的結(jié)構(gòu)演化規(guī)律、納米晶的成核、長(zhǎng)大與穩(wěn)定機(jī)制，建立微觀結(jié)構(gòu)演化與性能之間的相互關(guān)系及其理論模型。探索提高軟磁復(fù)合材料使用性能的途徑，尤其是其在高溫條件下結(jié)構(gòu)和磁性能的穩(wěn)定性、材料的蠕變性能等，奠定軟磁復(fù)合材料器件設(shè)計(jì)和使用的基礎(chǔ)。

1）具有良好的室溫和高溫力學(xué)和軟磁性能的新型納米復(fù)合軟磁材料制備

建立并完善新型納米復(fù)合軟磁材料的制備技術(shù)。研究納米顆粒、纖維增強(qiáng)以及兩者共同增強(qiáng)的軟磁復(fù)合材料。研制成功具有良好的室溫和高溫力學(xué)和軟磁性能的新型納米軟磁復(fù)合材料，指標(biāo)為：500oC溫度下，屈服強(qiáng)度s0.2>700 MPa; 磁感應(yīng)強(qiáng)度>20 kG；5000Hz時(shí)渦流損耗<480 W/kg；蠕變<5′10-6 h/r (550oC, 600MPa, 5000 小時(shí))；室溫電阻率：40－60mW×cm。建立軟磁復(fù)合材料高溫性能測(cè)量方法和標(biāo)準(zhǔn)。建立微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)、工藝參數(shù)與力學(xué)和軟磁性能(尤其是高溫性能)的相互關(guān)系，探索微觀結(jié)構(gòu)對(duì)磁疇運(yùn)動(dòng)的影響，為高溫軟磁復(fù)合材料組織結(jié)構(gòu)控制、材料設(shè)計(jì)與制備提供理論依據(jù)。研究材料微觀組織和性能高溫演變規(guī)律。建立系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)、磁疇相互作用和性能之間定量或半定量的關(guān)系。

2）Co基非晶合金納米晶化及其巨磁阻抗效應(yīng)

研究Co基軟磁非晶合金經(jīng)晶化處理形成納米晶結(jié)構(gòu)后的軟磁性能及其巨磁阻抗效應(yīng)。優(yōu)化晶化工藝，以使納米復(fù)合材料對(duì)微弱外磁場(chǎng)（0-46.5A/m）有特別靈敏的響應(yīng)（靈敏度達(dá)到：2440.2%/Am-1，即尖刺巨磁阻抗效應(yīng)）。根據(jù)巨磁阻抗效應(yīng)的各向異性模型，通過(guò)對(duì)系列納米晶化樣品的巨磁阻抗效應(yīng)曲線的計(jì)算機(jī)擬合，研究產(chǎn)生尖刺巨磁阻抗效應(yīng)的普適條件，建立尖刺巨磁阻抗效應(yīng)特性和退火晶化工藝間定量或半定量的關(guān)系。

3）高飽和磁化強(qiáng)度納米軟磁合金的制備與形成機(jī)制

傳統(tǒng)納米軟磁合金納米晶形成機(jī)理在于兩個(gè)原因：（1）在室溫下與Fe元素幾乎不互溶的Cu元素起生成納米晶核的作用;（2）高熔點(diǎn)的Nb元素則阻止了納米晶粒的長(zhǎng)大。本項(xiàng)目的新型高飽和磁化強(qiáng)度鐵基納米軟磁合金為無(wú)Nb低Cu材料，新添加的元素P的熔點(diǎn)也不高。因此，該合金無(wú)高熔點(diǎn)元素，其納米結(jié)構(gòu)的形成和晶粒生長(zhǎng)機(jī)制不同于傳統(tǒng)的納米軟磁合金。擬從解析非晶相·納米相（非晶相與納米相的含量、納米晶粒的大小等）與成分關(guān)系的基礎(chǔ)上，研究FePSiBCu系非晶合金的結(jié)構(gòu)演化規(guī)律，闡明納米晶的成核與長(zhǎng)大機(jī)制與穩(wěn)定機(jī)制，建立相關(guān)理論模型，實(shí)現(xiàn)納米軟磁合金的組織結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸和磁性能的可控制備。

4）納米軟磁復(fù)合材料使用性能研究及磁性器件的設(shè)計(jì)

隨著高功率、小型化、多功能等功率發(fā)生和儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)步，解決日益增長(zhǎng)的電功率發(fā)生、自起動(dòng)能力、高速磁軸承運(yùn)轉(zhuǎn)和機(jī)電元件的冷卻問(wèn)題變得嚴(yán)峻。高溫磁性材料的研發(fā)和使用，是實(shí)現(xiàn)上述軟磁材料應(yīng)用的關(guān)鍵。本項(xiàng)目擬在高溫高強(qiáng)軟磁復(fù)合材料研制的基礎(chǔ)上，研究材料在高溫、高應(yīng)力、輻照輻射等條件下的使用性能，重點(diǎn)探討材料微觀結(jié)構(gòu)和性能的穩(wěn)定性及二者的相互關(guān)系。用納米軟磁復(fù)合材料設(shè)計(jì)高速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和高速運(yùn)轉(zhuǎn)磁軸承等磁性器件，并解決磁性器件中存在的磁性材料的關(guān)鍵基礎(chǔ)性問(wèn)題。

研制微小型的高靈敏度、快速響應(yīng)、高溫度穩(wěn)定性、低功耗、表面貼片元件電路的GMI傳感器。利用GMI效應(yīng)的頻率特性和交流數(shù)字電路研制更高靈敏度和更快響應(yīng)速度的磁敏傳感器。研究Fe基非晶態(tài)合金的納米晶化技術(shù)，及其寬、厚帶材的制備與成型技術(shù)，并應(yīng)用于制造寬、厚非晶納米晶復(fù)合軟磁合金帶材，進(jìn)而研制高飽和磁化強(qiáng)度、低功耗的節(jié)能減排型變壓器鐵芯。

3、納米復(fù)合磁性薄膜材料關(guān)鍵問(wèn)題

如何制備成功高性能的各向異性取向的納米復(fù)合永磁薄膜材料將是制備新一代的永磁材料的關(guān)鍵。在原子分子層次研究薄膜材料的沉積過(guò)程、生長(zhǎng)機(jī)制、結(jié)構(gòu)特征，力爭(zhēng)從一個(gè)更高的層次來(lái)理解薄膜材料在生長(zhǎng)過(guò)程中的行為。深入理解在納米復(fù)合永磁和軟磁材料中的磁性交換耦合效應(yīng)。研究影響沉積薄膜質(zhì)量因素，提供納米復(fù)合永磁和軟磁薄膜制備的優(yōu)化參數(shù)組合。實(shí)現(xiàn)薄膜可控生長(zhǎng)，改善生長(zhǎng)環(huán)境和觀測(cè)環(huán)境的兼容性。研究薄膜材料尺寸的變化對(duì)材料的內(nèi)稟磁性的影響，理解材料內(nèi)稟特性在介觀尺度的行為。進(jìn)一步將磁性薄膜材料與鐵電、壓電等其它功能材料進(jìn)行納米復(fù)合，合成復(fù)合電磁多鐵性雙層或多層薄膜材料。將不同材料的磁性和其它物理特性在納米尺度進(jìn)行耦合，從而獲得多鐵性等智能型功能薄膜材料。研究在納米復(fù)合磁性薄膜材料中電、磁等各種能量之間的轉(zhuǎn)換規(guī)律。從而在納米復(fù)合磁性薄膜材料中發(fā)現(xiàn)一些新的物理現(xiàn)象。解決適用于微特電機(jī)的厚膜制備的技術(shù)難題（如應(yīng)力導(dǎo)致襯底和薄膜剝離、薄膜彎曲等），為設(shè)計(jì)和制造高性能的新型微特電機(jī)、垂直磁記錄介質(zhì)等提供磁性薄膜材料基礎(chǔ)。

1）各向異性納米復(fù)合永磁薄膜材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可控制備技術(shù)

在納米尺度進(jìn)行各向異性納米復(fù)合永磁薄膜材料的設(shè)計(jì)，發(fā)展設(shè)計(jì)、制備、表征各向異性納米復(fù)合永磁薄膜材料的技術(shù)，制備性能穩(wěn)定的高磁能積納米復(fù)合永磁薄膜材料。選定Nd2Fe14B/a-Fe、SmCo/FeCo等復(fù)合體系，研究影響各向異性納米復(fù)合永磁薄膜的磁性能的主要因素。系統(tǒng)研究永磁薄膜的厚度、晶粒尺寸、相結(jié)構(gòu)、界面結(jié)構(gòu)等與磁性的關(guān)系。研究薄膜生長(zhǎng)工藝、襯底材料、退火條件、防護(hù)層等對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和磁性的影響。掌握影響各向異性納米復(fù)合永磁薄膜結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)鍵性工藝條件，如：硬磁相成分、多層膜厚度和周期、襯底溫度、退火溫度和時(shí)間等。實(shí)現(xiàn)硬磁相和軟磁相的磁性耦合和剩磁增強(qiáng)效應(yīng)。解決適用于微特電機(jī)的厚膜制備的技術(shù)難題（如應(yīng)力導(dǎo)致襯底和薄膜剝離、薄膜彎曲等）。可控制備出性能穩(wěn)定的具有國(guó)際先進(jìn)水平的各向異性取向的納米復(fù)合稀土永磁薄膜材料。為設(shè)計(jì)和制造高性能的新型微特電機(jī)提供材料基礎(chǔ)。

2）納米復(fù)合磁性薄膜材料的薄膜生長(zhǎng)機(jī)理和界面結(jié)構(gòu)

開(kāi)展納米復(fù)合磁性薄膜材料的薄膜生長(zhǎng)機(jī)理研究。控制薄膜沉積速度，很好地定義襯底的溫度、取向、形貌與粒子源的荷電、質(zhì)量數(shù)、能量分布等各種相關(guān)物理參數(shù)，建立可靠的生長(zhǎng)模式與物理?xiàng)l件間的聯(lián)系。系統(tǒng)研究薄膜與襯底的反應(yīng)、原子的吸附與去吸附、薄膜形核與成長(zhǎng)的過(guò)程等。應(yīng)用各種顯微結(jié)構(gòu)表征手段在納米原子尺度進(jìn)行界面結(jié)構(gòu)的表征和缺陷觀察。研究界面結(jié)構(gòu)對(duì)薄膜材料的生長(zhǎng)制備和性能的影響。利用電子全息研究磁疇結(jié)構(gòu)、納米耦合永磁材料中的磁耦合機(jī)理。通過(guò)截面觀察和平面觀察相結(jié)合的辦法對(duì)界面原子結(jié)構(gòu)、界面偏析進(jìn)行三維分析，將促進(jìn)對(duì)界面結(jié)構(gòu)、薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理、磁性能、耦合機(jī)理的理解，從而深入地揭示和深化對(duì)此類(lèi)材料的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。

3）納米復(fù)合磁性薄膜材料的磁性的尺度效應(yīng)

研究納米復(fù)合磁性薄膜材料的尺寸效應(yīng)，研究薄膜的永磁、軟磁等性能與材料的尺寸（薄膜厚度及晶粒大?。┑年P(guān)系。隨厚度變薄或晶粒變小，自發(fā)磁化、磁各向異性、矯頑力、相變溫度都發(fā)生變化。當(dāng)薄膜厚度（或晶粒大?。┬∮谝慌R界值時(shí)，將喪失永磁性等。研究表面的晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、磁性交換耦合、退磁場(chǎng)、界面（包括晶粒間界、薄膜與襯底界面）之間的相互關(guān)系。研究若干典型納米結(jié)構(gòu)薄膜基本磁性、電磁響應(yīng)等，建立典型納米多層膜中能量轉(zhuǎn)化的微觀物理模型。系統(tǒng)地研究磁性薄膜材料的相組成、相結(jié)構(gòu)、相轉(zhuǎn)變與磁性能的關(guān)系，以及納米復(fù)合機(jī)制和矯頑力機(jī)制等，深入理解物質(zhì)在介觀尺度的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和基本磁性。

4）納米復(fù)合磁性薄膜材料的磁性交換耦合效應(yīng)

從一個(gè)統(tǒng)一的角度來(lái)理解在納米復(fù)合永磁和軟磁材料中的磁性交換耦合效應(yīng)。系統(tǒng)地研究納米復(fù)合磁性薄膜材料在低維條件下的納米復(fù)合特性，研究相成分、相組成、晶粒尺寸、疇結(jié)構(gòu)等對(duì)納米復(fù)合機(jī)制的影響。系統(tǒng)地研究磁性薄膜材料的磁性交換耦合機(jī)制，進(jìn)一步發(fā)展磁性交換耦合理論及模型。用1：5、1：7、2：14：1等鐵磁層與Cr、Co或Ni等氧化物反鐵磁層(或非磁層)組成不同結(jié)構(gòu)的磁性多層膜。研究磁晶各向異性的改變和層間交換耦合的關(guān)系。研究亞鐵磁體R2Fe14B、鐵氧體等與Fe、Co、Ni等鐵磁層組成的多層膜中各向異性的改變對(duì)層間交換耦合、磁性與電性能的影響。研究磁性各向異性對(duì)納米尺度磁性交換耦合長(zhǎng)度的關(guān)聯(lián)、不同相分布的逾滲效應(yīng)對(duì)磁性納米復(fù)合的影響、量子阱效應(yīng)和磁性交換耦合的關(guān)聯(lián)等。提出與磁晶各向異性有關(guān)的鐵磁與鐵磁、鐵磁與反鐵層（或亞鐵磁層）交換耦合統(tǒng)一的理論模型。

5）磁性薄膜材料與鐵電、壓電等其它功能材料的納米復(fù)合

將磁性薄膜材料與鐵電、壓電等其它功能材料進(jìn)行納米復(fù)合。合成復(fù)合電磁多鐵性雙層或多層薄膜材料，將不同材料的磁性和其它物理特性在納米尺度進(jìn)行耦合，從而獲得多鐵性等智能型功能薄膜材料。使磁性薄膜材料具有鐵磁、鐵電材料的雙重屬性，耦合鐵磁和鐵電的序參數(shù)。研究生長(zhǎng)條件對(duì)材料結(jié)構(gòu)的影響。調(diào)節(jié)鐵電薄膜的生長(zhǎng)條件、晶體取向。改變鐵磁、鐵電薄膜的厚度來(lái)研究鐵磁和鐵電薄膜的界面應(yīng)力、界面粗糙度、界面缺陷、界面離子價(jià)態(tài)的變化、鐵電薄膜的電場(chǎng)效應(yīng)對(duì)鐵磁薄膜的磁相變、磁晶各向異性、相分離和磁輸運(yùn)的影響。通過(guò)對(duì)鐵磁薄膜進(jìn)行霍耳效應(yīng)的測(cè)量來(lái)確定由鐵電薄膜的電極化的變化導(dǎo)致的界面電荷的轉(zhuǎn)移。研究鐵電薄膜的場(chǎng)效應(yīng)、鐵磁和鐵電薄膜的界面、量子尺寸效應(yīng)對(duì)鐵磁薄膜磁相變、磁晶各向異性、相分離和磁輸運(yùn)的影響。理清界面效應(yīng)、場(chǎng)效應(yīng)、尺寸效應(yīng)影響的機(jī)制以及它們之間的關(guān)系。為設(shè)計(jì)和制造的新型電磁能量轉(zhuǎn)換器件提供材料基礎(chǔ)。

4、納米復(fù)合磁性材料的腐蝕規(guī)律與防護(hù)技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題

在理論方面揭示納米復(fù)合磁性材料在使役環(huán)境中的腐蝕規(guī)律，提出適用于納米復(fù)合磁性材料的腐蝕理論。建立納米復(fù)合磁性材料表面防護(hù)涂層制備的技術(shù)體系，并給出綜合性能優(yōu)化模型。闡明納米復(fù)合磁性材料表面電沉積或脈沖電沉積的性能優(yōu)化控制機(jī)制，消除陰極析氫作用。新型納米復(fù)合磁性材料以及施加表面防護(hù)涂層后在我國(guó)幾種典型大氣環(huán)境中的腐蝕規(guī)律以及高溫氧化行為和腐蝕規(guī)律。納米復(fù)合磁性材料的界面結(jié)構(gòu)以及其與防護(hù)涂層的界面結(jié)構(gòu)對(duì)抗腐蝕性、抗氧化性、熱穩(wěn)定性等使役行為的影響。

1）新型納米復(fù)合磁性材料在我國(guó)幾種典型大氣環(huán)境中的腐蝕規(guī)律

側(cè)重探討目前有前景的納米復(fù)合磁性材料（如Nd-Fe-B/a-Fe、納米復(fù)合軟磁鐵氧體等）以及本項(xiàng)目研制的新型納米復(fù)合磁性材料在幾種典型大氣環(huán)境中的腐蝕失效機(jī)制，典型環(huán)境以侵蝕性較強(qiáng)的污染工業(yè)大氣、高濕高熱的海洋大氣為主，探討不同使役環(huán)境中材料的腐蝕演化規(guī)律，確定影響腐蝕演化進(jìn)程的關(guān)鍵因素，找出反映腐蝕進(jìn)程的關(guān)鍵參數(shù)，為材料腐蝕失效的實(shí)時(shí)監(jiān)、檢測(cè)提供必要的理論依據(jù)。

2）新型高溫磁性材料的高溫氧化行為、腐蝕規(guī)律

新型高溫納米復(fù)合磁性材料的高溫氧化行為的研究。研究使役溫度從300度-870度的新型納米復(fù)合軟磁、永磁材料的高溫氧化行為。研究新型高溫納米復(fù)合磁性材料在高溫條件下的化學(xué)穩(wěn)定性、反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)參數(shù)、反應(yīng)過(guò)程控制參數(shù)、反應(yīng)過(guò)程后的組分構(gòu)成和相結(jié)構(gòu)特征。

3）Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z高溫磁體的腐蝕與防護(hù)技術(shù)研究

從化學(xué)穩(wěn)定性的角度，研究高溫環(huán)境與Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z磁體的相互作用。研究在長(zhǎng)期的高溫環(huán)境下，Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z材料的成分以及微觀結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，揭示材料的“腐蝕行為－磁性退化”之間的內(nèi)在聯(lián)系。設(shè)計(jì)和制備性能優(yōu)良的專(zhuān)門(mén)用于Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z高溫磁體防護(hù)的保護(hù)膜，該膜即具有耐高溫特性，又能與基體材料緊密的結(jié)合，使Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z高溫磁體能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作在500°C環(huán)境中。

4）新型納米復(fù)合磁性薄膜材料的防護(hù)技術(shù)研究

針對(duì)典型的新型納米復(fù)合磁性薄膜材料進(jìn)行梯度化學(xué)沉積、脈沖電沉積、納米共電沉積、離子鍍研究?？疾焐鲜龇椒安煌に噮?shù)條件下制備的Ni-P膜、Ni-Zn膜、以及Ni-Cr-Al納米晶膜和納米晶Ni（或Ni-Fe）／Cr或Al納米粒子復(fù)合膜等的組成、結(jié)構(gòu)和膜厚等相關(guān)參數(shù)對(duì)膜的結(jié)合強(qiáng)度、腐蝕行為以及磁性能的影響規(guī)律；為研制在特定使役環(huán)境下具有強(qiáng)結(jié)合力、耐蝕性能和對(duì)磁性影響不明顯的新型納米復(fù)合磁性薄膜材料的防護(hù)涂層提供實(shí)驗(yàn)和理論證據(jù)。