稀土永磁材料：燒結釹鐵硼最新研究進展

來源： 材料牛

導讀： 當前，稀土永磁釹鐵硼（Nd－Fe－B）已經被廣泛應用在生活的方方面面，諸如磁懸浮列車、電動汽車、風力發電、音響等。然而燒結釹鐵硼成品的矯頑力卻只有理論值（斯托納—沃爾法特極限）的20－30％ （通常稱為布朗悖論），這嚴重限制了釹鐵硼的應用。

【引言】

當前，稀土永磁釹鐵硼（Nd－Fe－B）已經被廣泛應用在生活的方方面面，諸如磁懸浮列車、電動汽車、風力發電、音響等。然而燒結釹鐵硼成品的矯頑力卻只有理論值（斯托納—沃爾法特極限）的20－30％ （通常稱為布朗悖論），這嚴重限制了釹鐵硼的應用。現有理論認為，燒結釹鐵硼的矯頑力主要由在退磁過程中晶粒邊界附近產生的反向磁疇所需形核場決定。因此對晶粒邊界如何影響矯頑力進行三維定量分析尤其重要，這樣不僅可以加深對稀土永磁矯頑力機制的了解，還對實踐生產有指導意義。

【成果簡介】

近日，悉尼大學鄭榮坤副教授（通訊作者）和第一作者陳翰笙博士與團隊成員使用背散射衍射技術、原子尺度三維原子探針技術、以實驗結果為模擬參數擬合基礎的微磁學模擬技術報道了在燒結釹鐵硼中由於在納米尺度下成分不均勻的晶所導致的矯頑力進一步減低，並對晶粒邊界成分和矯頑力進行了三維定量分析。研究表明在燒結釹鐵硼中的晶粒邊界中鐵磁性元素（鐵和鈷）在70 nm的範圍內從67 at．％減少至10 at．％。這種成分不均勻的晶粒邊界附近產生反向磁疇所需要的形核場比含有同等鐵磁性元素含量的均勻的晶粒邊界產生反向磁疇所需要的形核場小27％。該成果不僅對工業生產，諸如納米尺度下控制晶粒邊界成分結構，具有指導意義， 同時本文所採用的分析方法也可以應用在其他磁性材料的成分與磁性性能的關係研究上。該研究成果以「Coercivity degradation caused by inhomogeneous grain boundaries in sintered Nd－Fe－B permanent magnets」為題刊登出版在Physical Review Materials上.

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