晶界液相擴(kuò)散調(diào)控Nd-Fe-B磁體織構(gòu)形成能力與矯頑力研究獲進(jìn)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(diǎn)晶界相被認(rèn)為是磁體通過(guò)流變獲得織構(gòu)的關(guān)鍵因素，因此缺少晶界相的貧稀土納米復(fù)合磁體很難通過(guò)熱變形工藝獲得優(yōu)異的晶體學(xué)和磁學(xué)織構(gòu)。普遍認(rèn)為，富稀土的低熔點(diǎn)合金在晶界中的存在，對(duì)納米晶釹鐵硼磁體的織構(gòu)形成及其性能，尤其是矯頑力起著關(guān)鍵性的作用。

中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所稀土磁性功能材料實(shí)驗(yàn)室利用雙合金可控?cái)U(kuò)散方法，首次通過(guò)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(guò)程中，得到了織構(gòu)優(yōu)化的微觀組織結(jié)構(gòu)，形成具有雙相耦合和強(qiáng)織構(gòu)的釹鐵硼-鐵復(fù)合塊狀磁體，納米雙相復(fù)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(duì)磁體織構(gòu)形成機(jī)制的分析表明，低熔點(diǎn)合金在壓力作用下沿粉末表面流動(dòng)，形成液相包覆結(jié)構(gòu)，并在進(jìn)一步的變形過(guò)程中發(fā)生沿晶界的擴(kuò)散，使晶粒的織構(gòu)化能力顯著提升；同時(shí)引入的液相在晶粒間起到去磁耦合隔離的效應(yīng)，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(jié)構(gòu)調(diào)控對(duì)優(yōu)化熱變形磁體流變能力和增加矯頑力的有效性，為發(fā)展無(wú)重稀土高矯頑力稀土永磁材料提供了很好的思路。近期實(shí)驗(yàn)室對(duì)熱變形磁體進(jìn)一步開(kāi)展PrNd-Cu低熔點(diǎn)合金晶界擴(kuò)散的工作，試圖通過(guò)改善晶界結(jié)構(gòu)獲得高矯頑力稀土永磁材料。研究結(jié)構(gòu)表明，晶界擴(kuò)散后磁體內(nèi)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(yīng)，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(wú)重稀土矯頑力超過(guò)27kOe (Appl.Phys.Lett.107,202403(2015))。

以上研究結(jié)果表明在熱變形磁體中調(diào)控晶界的精細(xì)結(jié)構(gòu)，可以有效調(diào)控?zé)崴茏兇朋w的磁性能。晶界擴(kuò)散后磁體內(nèi)部部分區(qū)域液相含量太多，部分區(qū)域擴(kuò)散不充分表明更多更為細(xì)致的工作有待開(kāi)展，以達(dá)到精確調(diào)控?zé)嶙冃未朋w精細(xì)結(jié)構(gòu)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(shí)驗(yàn)室熱壓小組正在積極開(kāi)展相關(guān)工作和研究。