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　　近日，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所稀土磁性功能材料實(shí)驗室針對南方離子型中、高釔礦的特點(diǎn)，在高豐度釔混合稀土永磁材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面取得系列進(jìn)展，通過(guò)對硬磁主相的結構設計與界面分布的優(yōu)化調控，開(kāi)發(fā)出具有優(yōu)異耐溫特性的高矯頑力磁體，突破了高豐度稀土元素在永磁領(lǐng)域的應用瓶頸。
　　燒結Nd-Fe-B永磁體的磁性能取決于磁體的相組成及微觀(guān)結構，而磁體相組成和微觀(guān)結構主要由制備過(guò)程中合金元素冶金行為控制，研究人員首先系統研究了高豐度稀土元素La/Ce/Y在磁體制備過(guò)程中的分布及遷移特征，澄清其對合金成相及微觀(guān)組織結構的影響規律。研究發(fā)現在速凝過(guò)程中，La和Ce在合金的晶界相中大量富集，Y主要富集于合金的2:14:1主相中，分析表明Y的引入可以穩定四方相，避免La、Ce對硬磁相結構的破壞。在后續工藝過(guò)程中，Y則進(jìn)一步從晶界向主相晶粒內部偏聚。圖1反映了這種稀土冶金行為造成的不同高豐度稀土元素在合金內分布的差異性。
　　基于對該冶金行為特征及磁體反磁化機理的認識，研究人員進(jìn)一步提出了Y在主相內部偏聚的結構設計思路，并獲得了Y偏聚于主相晶粒核心的核殼結構，如圖2所示，晶粒表層的較低的Y含量使得主相晶粒具有更高各向異性場(chǎng)的殼層區域，能夠有效抑制晶粒表面的反磁化形核過(guò)程，增強磁體的矯頑力。進(jìn)一步通過(guò)合理設計晶界成分，利用晶界相區域的溶解析出作用，解決由于晶粒生長(cháng)及稀土釔元素強烈的遷移偏聚行為造成的晶粒黏連、晶界相缺失及偏聚的難題，成功實(shí)現了連續均勻的晶界相對核殼結構硬磁相的包覆，有效增強了晶粒間的磁隔離效應，使得高豐度釔混合稀土磁體表現出較高的室溫矯頑力及優(yōu)異的耐溫特性，在Y替代Nd40%之內均可獲得最大磁能積大于40MGOe的磁性能，Y替代15%Nd獲得矯頑力大于17kOe的磁性能，綜合性能優(yōu)于Ce取代磁體。該研究結合主相結構調控及晶界增強技術(shù)，解決了高豐度稀土磁體成相難及結構不均勻的問(wèn)題。

　　相關(guān)研究成果相繼發(fā)表在IEEE Trans. Magn.(2015, 51(8): 1-4)、Appl. Phys. Lett.(2017, 110(17): 172405)、Acta Mater.(154 (2018) 343-354) 等學(xué)術(shù)期刊上，受到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金等項目的支持。該團隊正與中國稀土六大集團之一的中國鋁業(yè)進(jìn)行合作，開(kāi)發(fā)高豐度釔混合稀土磁體產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，在中鋁集團的生產(chǎn)基地初步實(shí)現了技術(shù)轉移和批量牌號的生產(chǎn)（如圖3所示），并在2018年6月于常州舉辦的江蘇稀土新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上進(jìn)行了相關(guān)成果推介，受到稀土產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)單位的廣泛關(guān)注。

                                                                 圖1 不同高豐度稀土元素（La、Ce、Y）取代合金TEM微觀(guān)結構及界面元素分布

                                                                               圖2 Y取代磁體的微觀(guān)組織結構及晶粒內部元素分布狀態(tài)

                                                                  

                                                                    圖3 中國鋁業(yè)進(jìn)行中試生產(chǎn)現場(chǎng)（左）和Y混合稀土磁體的產(chǎn)品推介（右）