4月8日，由韩国材料科学研究院与釜山国立大学研究团队完成的关于通过调控晶界相显著提升了SmxFe10V2型磁体矫顽力的成果发表于《Journal of Materials Research and Technology》（IF 6.4）。研究通过精确控制Sm含量和热处理条件，优化ThMn12型Sm(FeV)12磁体的性能，实现更高的矫顽力。

研究中，首先通过电弧熔炼技术合成了SmxFe10V2合金锭料，其中Sm的含量变化范围为x = 1.4至1.9，并在锭料中额外添加了40至90原子百分比的Sm。锭料在氩气氛围中进行了1000°C下20小时的均匀化处理，随后通过H2减压破碎法在250°C下处理5小时，以实现初步的粉碎。手动研磨进一步将粉末粒径减小至100微米以下，最后通过喷射磨碎工艺，将粉末的平均粒径降至2-5微米。后续将这些粉末在7.5 GPa的高压下压制并进行了热处理，热处理温度设定为1140°C，并且采用了不同长度的热处理时间（从0到180分钟），以研究热处理时间对材料最终性能的影响。

研究结果表明，经过1000°C下20小时的均匀化处理，电弧熔炼锭料主要形成了ThMn12相，伴随着SmFe2相和少量Sm氧化物。在热处理过程中，随着Sm含量的增加，α-(Fe4V)相的出现和消失对ThMn12结构的稳定性产生了显著影响。特别是当Sm含量超过1.6时，ThMn12结构得以保持，而Sm含量的进一步增加导致了Sm氧化物的增多和α-(Fe4V)相的减少。

进一步探讨了不同Sm含量对样品的相和微观结构的影响。结果表明，V在SmFe12基磁体中起到了稳定ThMn12结构和诱导形成Sm富集晶界相的作用。通过XRD Rietveld精修和SEM-BSE图像，研究人员详细分析了Sm含量变化对样品中各相分布的影响，并讨论了Sm含量对ThMn12结构晶格常数的影响，揭示了这些变化与磁各向异性常数和居里温度（Tc）之间的关系。

在磁性能方面，研究人员探讨了Sm富集晶界相对提高矫顽力的作用机制，并讨论了Sm含量增加导致ThMn12结构畸变，以及这种畸变如何影响磁性能。

最后，研究人员探讨了热处理时间对SmxFe10V2样品磁性能和微观结构的影响。展示了不同热处理时间下Sm1.7Fe10V2块体的XRD图谱变化，并通过SEM测量研究了不同热处理时间对样品微观结构演变的影响。分析了热处理时间对样品密度和磁性能（Ms和Hc）的影响，以及Sm蒸发对ThMn12相分解和晶界相形成的影响。

综上，本研究通过精确控制Sm含量和热处理条件，成功制备了具有ThMn12相的合金块体，并实现了矫顽力的显著提升。特别是Sm1.7Fe10V2合金块体，在1140°C下经过25分钟热处理后，达到了10.6 kOe的最高矫顽力，这一结果表明了Sm含量对合金磁性能的重要影响。研究还发现，Sm含量对于合金的微结构有显著影响，尤其是在热处理时间不为过短的情况下。对于低Sm含量的合金（x = 1.4和1.5），由于ThMn12和Sm富集晶界相的分解，矫顽力较低。而当Sm含量超过1.7时，通过在不同热处理时间下控制晶界相的形成，可以实现较高的矫顽力。这一发现突显了优化热处理条件在提升ThMn12型Sm(FeV)12磁体性能中的关键作用。

研究团队提出，未来的工作可以探索制造各向异性磁体以提高最大能量产品（BH）max，这对于提高磁体的磁化性能至关重要。同时，减少热处理后的合金块体中次生相的比例，特别是最小化Sm氧化物，有望提高饱和磁化（Ms）并促进晶界相的形成，尤其是在低Sm含量的合金中。这些研究成果对于未来材料设计提出了宝贵见解，以及通过修改Sm元素和控制微结构来增强磁性能的策略。

附录信息

论文发表日期：2024年4月8日

发表的期刊名称：Journal of Materials Research and Technology

标题：Enhancing Coercivity through Grain Boundary Phase Modification in SmxFe10V2

作者：Tian Hong Zhou, Youngwoon Song, Baochao Zhang, Xing Zheng, Chul-Jin Choi, Young-Rae Cho, Jihoon Park

作者单位：Korea Institute of Materials Science；Pusan National University

DOI：https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.04.060