3月11日，由北京工业大学、稀土永磁材料国家重点实验室、安徽大地熊新材料股份有限公司等单位研究团队（通讯作者：北京工业大学刘卫强研究员、岳明教授）完成的关于钕铁硼晶界扩散机制的成果发表于《Materials Characterization》（IF 4.7）。该研究通过与商业同等矫顽力磁体的比较分析，揭示了GBD方法提高HRE元素效率的具体机制。研究发现，GBD磁体仅含有0.25 wt.% Tb，而商业磁体含有1.17 wt.% Dy和1.18 wt.% Tb，有助于理解和优化生产工艺和性能。

本研究旨在理解和明确颗粒边界扩散（GBD）技术如何有效利用重稀土元素（例如Tb元素）以增加Nd-Fe-B 磁体的矫顽力（即保持磁性的能力），进而优化生产工艺和性能，同时节约稀有资源。

实验过程中，将商业标准45SH级和N48级的Nd-Fe-B磁体加工至10×10×4cm³尺寸，沿4cm易轴方向分切。利用乙醇混合TbH₃纳米粉末于1:2比例，将所得TbH₃扩散剂（重量比0.40%）均匀喷涂至原始磁体的10mm×10mm平面上。将磁体在940℃下热处理8小时、500℃下热处理3小时。

研究发现，GBD磁体采用0.25 wt.% Tb实现相当于CSH磁体（分别含1.17 wt.% Dy和1.18 wt.% Tb）的矫顽力（约21.4 kOe），显著节省了HRE的使用量。微观结构分析揭示，GBD磁体显示出典型的核-壳结构，Tb元素主要集中于颗粒外层，构成了总稀土含量中的17.37 wt.%，构成了一个完整的Tb富集壳层。相反，CSH磁体中的HRE元素分布更为均匀，一些颗粒富含Dy或Tb，使得总稀土含量仅有9.58 wt.%。

GBD磁体中，由于Tb在壳层的聚集，导致壳层的磁畴宽度大于内部区域的磁畴宽度。CSH磁体显示出均匀的磁畴宽度，因为其HRE元素分布相对均匀。GBD磁体在磁化反转过程中，显示出“突然”的磁化反转特性，这是GBD钕铁硼磁体矫顽力增强的一个重要特征。相比之下，CSH磁体即使添加了大量的HRE元素，也显示出“渐进”的磁化反转过程。此外，通过拟合Hci/Ms和Ha/M进行了分析CSH和GBD磁体的成核位置。

综上，本研究发现GBD技术有效提高了钕铁硼磁体的矫顽力，主要通过形成典型的核-壳结构，实现了磁化反转的集中，相比传统商业磁体节约了大量HRE资源。

附录信息

发表日期：2024年3月11日

发表的期刊名称：Materials Characterization

论文标题：Understanding the coercivity enhancement mechanism of grain boundary diffused Nd-Fe-B magnets by comparing with commercial equivalent coercivity magnets

论文所有作者：Haihui Wu, Yuqing Li, Weiqiang Liu, Zhanjia Wang, Yuan Qin, Ming Ji, Ruihua Du, Dongtao Zhang, Lele Zhang, Ming Yue, Xiaofei Yi, Youhao Liu, Shanshun Zha

作者所在的机构名称：北京工业大学，稀土永磁材料国家重点实验室，安徽大地熊新材料股份有限公司

论文的DOI链接：https://doi.org/10.1016/j.matchar.2024.113817