晶界液相擴散調控Nd-Fe-B磁體織構形成能力與矯頑力研究獲進展

熱變形工藝是制備納米晶塊狀釹鐵硼永磁的重要工藝之一，低熔點晶界相被認為是磁體通過流變獲得織構的關鍵因素，因此缺少晶界相的貧稀土納米復合磁體很難通過熱變形工藝獲得優異的晶體學和磁學織構。普遍認為，富稀土的低熔點合金在晶界中的存在，對納米晶釹鐵硼磁體的織構形成及其性能，尤其是矯頑力起著關鍵性的作用。

中國科學院寧波材料技術與工程研究所稀土磁性功能材料實驗室利用雙合金可控擴散方法，首次通過在納米雙相磁體的晶界中人為引入Nd-Cu液相，使得納米雙相磁體在熱變形過程中，得到了織構優化的微觀組織結構，形成具有雙相耦合和強織構的釹鐵硼-鐵復合塊狀磁體，納米雙相復合磁體的剩磁和矯頑力均得到明顯的提升(Appl.Phys.Lett.102,072409(2013))。對磁體織構形成機制的分析表明，低熔點合金在壓力作用下沿粉末表面流動，形成液相包覆結構，并在進一步的變形過程中發生沿晶界的擴散，使晶粒的織構化能力顯著提升；同時引入的液相在晶粒間起到去磁耦合隔離的效應，大幅度提高了納米雙相熱變形磁體的矯頑力(Scr.Mater.88,49-52(2014)，J.Alloy. Comp.623,386-392(2015))。

以上研究證明了晶界結構調控對優化熱變形磁體流變能力和增加矯頑力的有效性，為發展無重稀土高矯頑力稀土永磁材料提供了很好的思路。近期實驗室對熱變形磁體進一步開展PrNd-Cu低熔點合金晶界擴散的工作，試圖通過改善晶界結構獲得高矯頑力稀土永磁材料。研究結構表明，晶界擴散后磁體內的晶粒被晶界相充分隔離，形成孤立永磁晶粒集合體的效應，顯著提高晶粒間去磁耦合，大幅度提高磁體矯頑力，研制的無重稀土矯頑力超過27kOe (Appl.Phys.Lett.107,202403(2015))。

以上研究結果表明在熱變形磁體中調控晶界的精細結構，可以有效調控熱塑變磁體的磁性能。晶界擴散后磁體內部部分區域液相含量太多，部分區域擴散不充分表明更多更為細致的工作有待開展，以達到精確調控熱變形磁體精細結構的目的，有望獲得剩磁保持不變，但矯頑力得到大幅度提高的熱變形磁體，目前實驗室熱壓小組正在積極開展相關工作和研究。