本发明涉及磁性材料制备、性能预测领域。更具体地说，本发明涉及一种提高1：5型钐钴永磁体性能的镨元素掺杂模拟方法。
背景技术：
1、磁性材料是指能对磁场作出某种方式反应的材料，按照磁化的难易程度，可分为永磁材料和软磁材料。永磁材料也称作硬磁材料，主要特点在于其磁性能高，矫顽力高，去掉外磁场后仍能长时间保持高磁性。常用的永磁材料分为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料等。
2、自从20世纪60年代末被发现以来，smco5合金已经成为一种具有代表性的永磁材料，并受到广泛研究。第一、二代稀土永磁材料的代表性材料为钐钴永磁体。钐钴永磁体主要由稀土元素钐、钴及其他元素配比后制成，目前主要分为第一代smco5(1：5型)和第二代sm2co17(2：17)型两种，钐钴永磁体的特点是磁性能高，相较钕铁硼永磁体耐高温性更好。但由于钴元素占比较高，且钴成本价格高于钕价格，目前下游运用相对较少，主要用于国防军工、航空航天、通讯技术等领域。
3、目前，对smco5掺杂改性的第一性原理计算研究多集中于添加与co同周期的过渡族元素，而对镧系元素掺杂smco5体系的研究相对较少，并且掺杂浓度和掺杂元素在基体中的优先占位等因素对smco5合金的结构稳定性和磁性能等方面的影响及微观机制的研究匮乏，这使得高性能sm-co基永磁材料的研发在元素筛选策略和浓度配比方案等方面非常欠缺系统高效的理论指导方法。
技术实现思路
1、本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
2、为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种提高1：5型钐钴永磁体性能的镨元素掺杂模拟方法，包括：
3、通过第一性原理建立smco5体系中pr元素的替位掺杂模型prxsm1-xco5；
4、采用量子化学计算软件对prxsm1-xco5中不同镨元素掺杂比例进行模拟计算、分析，以对不同掺杂比例下prxsm1-xco5在物相结构、掺杂元素占位概率、电子结构和磁矩方面的波动变化进行揭示，进而得到pr元素添加浓度的优解。
5、优选的是，所述量子化学计算软件被配置为采用基于密度泛函方法的从头算量子力学程序castep；
6、在castep软件包中，基于lda/gga，lda+u并结合虚晶近似法对prxsm1-xco5的电子结构和磁矩进行计算分析；
7、采用自旋极化对prxsm1-xco5中不同镨元素掺杂比例进行模拟计算；
8、其中，sm原子自旋使用的初始值为5，u值设置为f轨道4.7ev，co原子自旋使用的初始值为3，u值设置为f轨道4.7ev，sm原子及co原子的初始自旋方向设置为向上。
9、优选的是，在castep软件包中，采用虚拟晶体近似vca方法对prxsm1-xco5中的替位掺杂体系进行模拟计算，以根据pr或sm所在位点不同元素的权重，算出平均核电荷；
10、在castep的赝势中，利用超软电势实现虚拟晶体近似vca的主要表述为：
11、
12、上式中，vext(r,r')表示总的外部势能，表示混合原子中类型为α的原子的在位点i的权重，表示混合原子中类型为α的原子的势能，r-riα表示r位置处与位点i的距离，r'-riα表示r'位置处与位点i的距离。
13、本发明至少包括以下有益效果：本发明采用第一性原理与统计热力学计算相结合的方法，建立smco5体系中pr元素的掺杂模型。通过对smco5掺杂模型在物相结构、掺杂元素占位概率、电子结构和磁矩等方面的计算研究，揭示pr元素掺杂对smco5体系结构稳定性和磁性能方面的微观影响机制，预测元素的最适添加浓度，为高性能多元sm-co基永磁合金材料的成分设计提供理论依据。
14、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
1.一种提高1：5型钐钴永磁体性能的镨元素掺杂模拟方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的提高1：5型钐钴永磁体性能的镨元素掺杂模拟方法，其特征在于，所述量子化学计算软件被配置为采用基于密度泛函方法的从头算量子力学程序castep；
3.如权利要求2所述的提高1：5型钐钴永磁体性能的镨元素掺杂模拟方法，其特征在于，在castep软件包中，采用虚拟晶体近似vca方法对prxsm1-xco5中的替位掺杂体系进行模拟计算，以根据pr或sm所在位点不同元素的权重，算出平均核电荷；
