4月21日，由钢铁研究总院、包头稀土院白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室、包头金山磁材有限公司研究团队（通讯作者：朱明刚教授）关于提升烧结Nd-Fe-B磁体的磁性能的成果发表于《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》。研究发现经过圆化处理的粉末不仅改善了粉末的流动性，还促进了烧结磁体中稀土富集相的均匀分布，实现了磁体密度和矫顽力的增加。
实验过程
研究使用条状铸造Nd-Fe-B合金，成分为Pr7.46Nd22.38B0.98Al0.21Cu0.12Co0.4Febal.（wt.%），破碎后通过喷射磨机将其磨成细粉末。这些细粉末经过两种不同的制备过程：传统的粉末制备（Type A）和新型粉末圆化改性（Type B）。在Type A过程中，使用传统的三维运动混合器（SYH-20, China）混合NdFe-B小粉末2.5小时。在Type B过程中，使用Cyclothix（CLX-5 Hosokawa Micron Ltd.）进行两阶段混合过程，第一阶段以300 r/min混合5分钟，第二阶段以600 r/min混合15分钟，整个过程在氩气保护下进行，以期通过高剪切冲击力来圆化粉末颗粒并优化稀土富集相的分布。
接下来，粉末在约2.0 T的磁场下压制，并利用等静压冷压技术在200 MPa压力下压实后在1070 °C下烧结2小时，然后进行两阶段的时效热处理，以优化微观结构并提高磁体的矫顽力和热稳定性。
结果和讨论
激光衍射粒径分析仪数据表明，新型粉末圆化改性（Type B）与常规粉末制备（Type A）相比，并没有改变粉末的粒径分布。然而，扫描电子显微镜（SEM）的观察揭示了两种粉末在形态上的差异：Type B粉末的边缘和角落更为圆润，这有利于减少粉末间的摩擦并提高流动性。
此外，能量色散光谱（EDS）分析确认了较大粒子为硬磁主相粉末，而细小粒子为稀土富集相粉末。
进一步地，研究人员对粉末的流动性进行了详细表征。通过多种传统方法评估，Type B粉末展现出比Type A更好的流动性，这主要得益于圆化处理减少了粉末间的摩擦。
在磁性能方面，Type B磁体在室温下的剩余磁化强度（Br）、最大磁能积（(BH)max）和方形度（SQ）均优于Type A磁体，且在20°C至90°C的温度范围内显示出更高的矫顽力（Hcj），这表明Type B磁体具有更好的温度稳定性。
微观结构的表征结果显示Type B磁体具有更清晰、连续的晶界相，这有助于提高磁体的矫顽力。此外，通过三种不同的方法评估磁体的取向度均表明，Type B磁体具有更高的取向度，这归功于圆化粉末更好的流动性和稀土富集相粒子的均匀分布。最后，论文阐释了粉末圆化过程是如何同步提高磁体的Br和Hcj。圆润的粉末形状提高了磁体的取向度，而稀土富集相粒子的均匀分布有助于在烧结和时效热处理过程中提高磁体的密度和矫顽力。这些发现证实了新型粉末圆化改性技术在提升烧结Nd-Fe-B磁体磁性能方面的显著效果。
结论
综上，本论文总结了通过新型粉末圆化改性技术制备的Nd-Fe-B粉末对烧结Nd-Fe-B磁体磁性能同步提升的研究成果。
粉末圆化改性工艺用于制备具有良好流动性的Nd-Fe-B粉末，以同步提升烧结Nd-Fe-B的磁性能。与传统的粉末制备工艺相比，粉末圆化处理过程并没有改变Nd-Fe-B粉末的粒径和分布。另一方面，粉末颗粒的锐利边缘和角落在圆化过程中变得圆润，同时，细小的稀土富集相粒子在粉末圆化过程中均匀地粘附在主相粒子上。粉末的圆润形状改善了粉末的流动性，并在定向成型过程中减少了颗粒间的摩擦，从而提高了磁体的取向度，最终增强了磁体的剩余磁化强度（Br）、最大磁能积（(BH)max）和方形度（SQ）。
稀土富集相粒子围绕Type B粉末的主相最终发展成为Type B磁体中薄而连续的稀土富集相，实现了对逆磁畴成核的抑制，并促进了烧结和时效热处理过程中Nd-Fe-B磁体的致密化。采用粉末圆化工艺，研究人员制备出了具有优异性能的Type B Nd-Fe-B磁体，其性能参数为Br = 1.43 T，SQ = 99.4%，Hcj = 1049 kA/m，(BH)max = 393.2 kJ/m³，这比采用传统粉末制备工艺的Type A Nd-Fe-B烧结磁体的性能更为优越。这表明，粉末圆化工艺是一种有效的同步提升烧结Nd-Fe-B磁体磁性能的方法，且无需添加任何重稀土元素。
附录信息
论文的发表日期：2024年4月21日
发表的期刊名称：Journal of Magnetism and Magnetic Materials
论文标题：Enhancement of the magnetic property of Nd-Fe-B sintered magnets through novel powder rounding modifications
论文作者：Yu Wang, Zhengxiao Li, Xiaolong Song, Qisong Sun, Minggang Zhu, Feng Xia, Ziqi Deng, Dongmin Zhang, Yikun Fang, Maocai Zhang, Wei Li
作者所在的机构名称：Central Iron and Steel Research Institute, National Key Laboratory of Baiyunobo Rare Earth Resource Researches and Comprehensive Utilization, Baotou Research Institute of Rare Earths, Baotou Jinshan Magnetic Material Co., Ltd.
论文的DOI链接：https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2024.172075