3月15日，由沈阳工业大学、许昌学院、宁波招宝磁业有限公司、东北大学、苏州英磁新能源科技有限公司单位研究团队（通讯作者：沈阳工业大学裴瑞琳教授）完成的关于通过选择区域晶界扩散法增强永磁材料的抗退磁能力以适用于高速电机的成果发表于《AIP Advances》。该研究在永磁材料易退磁区域通过钕铁硼精选区域晶界扩散（SAGBD）过程优化，提高了材料的抗退磁能力和磁性能。

钕铁硼永磁材料在高速电机中面临高温、应力和弱磁控制场等复杂物理场的影响，易发生不可逆退磁。传统的晶界扩散技术难以在整个钕铁硼磁体上产生预期效果，因此提出了SAGBD方法主要在磁体的边缘和角落区域进行扩散，可以更高效地利用扩散源并显著提升抗退磁能力。本研究旨在通过SAGBD对高速电机中钕铁硼永磁材料的易退磁区域进行性能优化，准确提高该区域的抗退磁性能，同时节省重稀土的使用量。

为了解决这一问题，研究团队建立了高速内转子永磁电机（IPM）的模型（使用N38H品牌商用烧结钕铁硼），并通过电磁和热模拟确定了永磁体易退磁区域，并对其进行了局部抗退磁优化。

研究团队采用了Dy/Tb共浸渍技术（比例为1:1，(Dy, Tb)80Al10Cu10），在永磁体的易退磁区域进行了选择性区域晶界扩散处理，实验分为单面涂层方案和双面涂层方案，分别对比分析Dy和Tb元素的扩散特性及其对磁性能的影响。通过微观观察和宏观磁性能测试，验证了优化后的永磁体局部抗退磁性能的提升。结果显示，经过选定区域优化的永磁体，其磁性能得到了明显改善。

研究结果显示，经优化后永磁材料的磁性能明显改善：经过双面涂层方案处理的材料，其矫顽力提高了31.25%，剩余磁极强度仅下降了2.17%，最大磁能积下降了4.23%。这些改善表明选择区域涂层明显提升了高速电机永磁材料的高温性能和抗退磁能力。

研究团队总结了他们针对高速电机中永磁体局部退磁问题的研究工作，并提出了以下几点主要结论：

高速电机模型的建立与易退磁区域的确定：研究者们建立了一个高速内转子永磁电机（IPM）的模型，并通过模拟确定了永磁体中容易退磁的区域，这为材料性能提升的精确区域提供了反向确定。

选择性区域晶界扩散（SAGBD）的应用：基于SAGBD方法，研究者们在永磁体的易退磁区域进行了含有1:1比例的Dy/Tb元素的重稀土（HRE）扩散处理。这一方法通过单面和双面方案实施，旨在提高永磁体的抗退磁能力。

SAGBD对永磁体磁性能优化的效果验证：通过材料的微观观察和宏观性能测试，研究证实了SAGBD方法能够有效优化永磁体的磁性能。与扩散前的样品相比，双面扩散处理的永磁体在温度-磁通变化率曲线上表现出更慢的增长速度，具有最佳的温升稳定性。单面和双面扩散处理使得永磁体的矫顽力（Hcj）分别提高了27.30%和31.25%，剩余磁感应（Br）分别降低了1.68%和2.17%，最大磁能积（BH）max分别降低了2.81%和4.23%。

工业视角下的优化建议：研究指出，在提高矫顽力和减少稀土元素用量的同时，所选区域的涂层方法可能会在一定程度上增加流程。考虑到大规模生产电机的情况，使用低等级而非高等级的永磁体可以节省更多成本。为了进一步降低成本并促进工业生产，可以考虑提高涂层过程的自动化程度。

本研究为高性能、高速电机设计提供了新思路，并为更准确的晶界扩散过程提供了参考。

https://dqxy.sut.edu.cn/info/1301/2967.htm

附录信息：

论文发表日期：2024年3月15日

发表的期刊名称：AIP Advances

论文标题：Enhancement of local anti-demagnetization ability of permanent magnet by selected area grain boundary diffusion toward high-speed motors

论文所有作者：Weizhou Li, Jungang Cheng, Xusheng Lu, Yangyang Li, Dong Zhao, Wenli Pei, Ruilin Pei

作者单位名称：Shenyang University of Technology; Xuchang University; Ningbo Zhaobao Magnet Co., Ltd.; Northeastern University; Suzhou Inn-Mag New Energy Ltd.

论文的DOI链接：https://doi.org/10.1063/9.0000757