晶界液相扩散调控Nd-Fe-B磁体织构形成能力与矫顽力研究获进展

　　热变形工艺是制备纳米晶块状钕铁硼永磁的重要工艺之一，低熔点晶界相被认为是磁体通过流变获得织构的关键因素，因此缺少晶界相的贫稀土纳米复合磁体很难通过热变形工艺获得优异的晶体学和磁学织构。普遍认为，富稀土的低熔点合金在晶界中的存在，对纳米晶钕铁硼磁体的织构形成及其性能，尤其是矫顽力起着关键性的作用。

　　中国科学院宁波材料技术与工程研究所稀土磁性功能材料实验室利用双合金可控扩散方法，首次通过在纳米双相磁体的晶界中人为引入Nd-Cu液相，使得纳米双相磁体在热变形过程中，得到了织构优化的微观组织结构，形成具有双相耦合和强织构的钕铁硼-铁复合块状磁体，纳米双相复合磁体的剩磁和矫顽力均得到明显的提升(Appl.Phys.Lett.102,072409(2013))。对磁体织构形成机制的分析表明，低熔点合金在压力作用下沿粉末表面流动，形成液相包覆结构，并在进一步的变形过程中发生沿晶界的扩散，使晶粒的织构化能力显著提升；同时引入的液相在晶粒间起到去磁耦合隔离的效应，大幅度提高了纳米双相热变形磁体的矫顽力(Scr.Mater.88,49-52(2014)，J.Alloy. Comp.623,386-392(2015))。

　　以上研究证明了晶界结构调控对优化热变形磁体流变能力和增加矫顽力的有效性，为发展无重稀土高矫顽力稀土永磁材料提供了很好的思路。近期实验室对热变形磁体进一步开展PrNd-Cu低熔点合金晶界扩散的工作，试图通过改善晶界结构获得高矫顽力稀土永磁材料。研究结构表明，晶界扩散后磁体内的晶粒被晶界相充分隔离，形成孤立永磁晶粒集合体的效应，显著提高晶粒间去磁耦合，大幅度提高磁体矫顽力，研制的无重稀土矫顽力超过27kOe (Appl.Phys.Lett.107,202403(2015))。

　　以上研究结果表明在热变形磁体中调控晶界的精细结构，可以有效调控热塑变磁体的磁性能。晶界扩散后磁体内部部分区域液相含量太多，部分区域扩散不充分表明更多更为细致的工作有待开展，以达到精确调控热变形磁体精细结构的目的，有望获得剩磁保持不变，但矫顽力得到大幅度提高的热变形磁体，目前实验室热压小组正在积极开展相关工作和研究。

图1 晶界液相扩散纳米复合磁体磁性能与织构微观结构

图2 晶界液相扩散单相磁体磁性能，微观结构与唯象模型