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釹鐵硼永磁材料因其高矯頑力和高磁能積，廣泛應用于新能源汽車(chē)、風(fēng)力發(fā)電、節能電機等領(lǐng)域。目前高性能釹鐵硼材料往往依賴(lài)Dy（鏑）、Tb（鋱）等稀缺、昂貴的重稀土元素，嚴重制約其大規模推廣和應用。引入儲量豐富、成本較低的La（鑭）、Ce（鈰）等高豐度稀土作為替代，能夠緩解關(guān)鍵資源依賴(lài)、提升稀土利用率。

中國科學(xué)院物理研究所M03組長(cháng)期從事稀土磁性功能材料研究（包括稀土永磁和稀土磁制冷材料），前期利用稀土分離過(guò)程中的中間產(chǎn)物，首次在國際上研制出高豐度混合稀土燒結磁體的制備方法，成功制備出磁性能優(yōu)異的MM(Ce)-Fe-B/Nd-Fe-B雙主相磁體。進(jìn)一步研究發(fā)現高豐度稀土元素的引入容易導致磁體性能下降。同時(shí)，成分變量增多也使得性能與組分之間的關(guān)系更為復雜，傳統依賴(lài)試錯的優(yōu)化策略面臨效率低、成本高的難題。

最近，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心磁學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室M03組博士生王錚在王晶副研究員、胡鳳霞研究員和沈保根院士共同指導下，聯(lián)合鋼鐵研究總院朱明剛教授、李衛院士等合作，提出了一種基于機器學(xué)習方法的創(chuàng )新性數據驅動(dòng)材料優(yōu)化框架，構建了具有“成分+復合電負性-磁性能”雙向預測功能的雙集成回歸模型。研究團隊基于公開(kāi)發(fā)表文獻相關(guān)實(shí)驗數據，構建了涵蓋材料電負性、化學(xué)成分與磁性能參數的快淬釹鐵硼薄帶完備數據集。以釹鐵硼材料中各元素的化學(xué)電負性為基礎進(jìn)行了模型特征構造，將原始化學(xué)組分向更有物理意義的特征空間映射，增強模型的可解釋性，為釹鐵硼材料的性能優(yōu)化提供新思路。同時(shí)，研究團隊引入啟發(fā)式智能優(yōu)化算法與集成策略，基于模型選擇結果，針對不同磁性能融合多種回歸模型，進(jìn)一步提升模型預測準確度與泛化能力，實(shí)現了高豐度稀土釹鐵硼永磁材料的高效開(kāi)發(fā)設計。

基于所建立的機器學(xué)習模型預測分析，團隊在((Pr,Nd)_xLa_yCe_1-x-y)₁₂Fe₈₂B₆組分體系中識別出一個(gè)兼具高磁性能與高比例高豐度稀土元素的成分區間，其中La含量達稀土總量25–40%，Ce最高達20%。進(jìn)一步的實(shí)驗驗證結果表明，模型預測準確率超過(guò)90%。在此基礎上，團隊進(jìn)一步篩選出4種高性?xún)r(jià)比釹鐵硼組分，均實(shí)現超過(guò)28%的成本降低，及80%以上的磁性能保留。其中，最佳組分(Pr,Nd)_8.1La_3.6Ce_0.3Fe₈₂B₆，相較于無(wú)La、Ce替代的原始組分，成本降低31.3%，綜合磁性能保留86.4%，在性能與經(jīng)濟性之間達成優(yōu)異平衡。

相關(guān)研究成果以“Machine learning guided design of RE-Fe-B(RE=PrNd,La,Ce) with comprehensive high performance”為題發(fā)表在A(yíng)cta Materialia [Acta Mater. 2025, 292, 121031]上。并已申請發(fā)明專(zhuān)利（專(zhuān)利號：2024105047807）。該工作得到了科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、工業(yè)和信息化部高質(zhì)量發(fā)展專(zhuān)項資金項目、國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項的支持。

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???圖. (a) 機器學(xué)習預測((Pr,Nd)_xLa_yCe_1-x-y)₁₂Fe₈₂B₆高磁性能成分區間 (b) 樣品實(shí)驗驗證結果-退磁曲線(xiàn) (c)預測值與實(shí)驗驗證值對比 (d)相對成本降低與相對磁性能保留對比