4月3日，由内蒙古科技大学研究团队（通讯作者：刘艳丽讲师、李永峰教授）关于低钕含量Nd-Fe-B磁体性能提升的成果发表于《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》。该研究通过在磁体中首次掺杂镓元素，成功打开了扩散通道，并进一步利用晶界扩散（GBD）技术掺入铽（Tb），从而显著提高了磁体的矫顽力。

研究中，首先，通过粉末冶金方法制备了名义成分为Nd29.5FebalM0.57B0.97和Nd29.5FebalM0.57B0.97Ga0.12的烧结磁体。这些磁体被切割成尺寸为Φ10 × 4 mm³的圆柱形状。磁体表面处理：将原始磁体通过线切割法侵蚀，然后在5 mol/L的硝酸溶液中处理120秒，以增强Tb的粘附性。处理后的磁体使用超声波清洗器进行清洗。铽沉积：将样品放置在配备Tb（> 99.9 wt.%）靶材的直流磁控溅射系统中。在氩气氛围下，以2 Pa的压力和180 W的溅射功率，对样品的圆形横截面进行3小时的Tb沉积。热处理和扩散：随后，将Tb镀层的原始磁体在850°C下进行5小时的扩散退火，并在高真空条件下（2.0 × 10^-3 Pa）进行500°C下3小时的热处理。

实验结果显示，掺杂镓的磁体在经过GBD处理后，矫顽力从816.5 kA/m（10.26 kOe）提升至1350 kA/m（16.96 kOe），增长了65.3%，而剩磁仅从1.495 T（14.95 kGs）轻微下降至1.470 T（14.70 kGs）。

研究团队通过扫描电子显微镜（SEM）和电子探针微分析仪（EPMA）的分析，观察到掺杂镓的磁体显示出更明显和连续的富钕晶界层，这有助于Tb的扩散和分布。此外，Tb的扩散深度得到了改善，能够达到500 μm，这有助于形成均匀的Tb富集层，避免了过厚Tb富集壳层的形成。通过测量热激活作用，研究确认了掺杂镓的磁体中，基质晶粒和富钕晶界之间的各向异性场得到了明显的增强，这是提升矫顽力的主要原因。

此外，研究团队还利用Comsol Multiphysics软件进行了动态扩散过程的模拟，进一步证实了掺杂镓可以提高Tb在磁体中的扩散系数，从而优化了Tb的分布。

综上，该研究证实，掺杂镓与Tb扩散的结合是一种有效的方法，用于制造具有高矫顽力和高剩磁的磁体。这种方法不仅提高了Tb的可用性，还减少了因形成过厚Tb富集壳层而导致的剩磁损失。

附录信息

论文的发表日期：2024年4月3日

发表的期刊名称：Journal of Magnetism and Magnetic Materials

论文标题：Tb diffusion efficiency enhancement and diffusion simulating by doped Ga in Nd-Fe-B magnet with low Nd content

论文作者：Yanli Liu, Shilin Li, Yuanhong Zhao, Xiangming Ju, Changpeng Wang, Yin Wang, Dongdong Lv, Fei Liu, Weili Chen, Zhubai Li, Yongfeng Li

作者所在的机构名称：Inner Mongolia University of Science and Technology

论文的DOI链接：https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2024.172031