刘乔波1，王志恒1，刘延丰1，曹俊1，李仲1，王舒远2，朱利强1，熊俊杰1
（1. 江西铜业技术研究院有限公司，江西 南昌 330096；2. 江西铜业股份有限公司，江西 南昌 330096）
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引用格式：
①刘乔波，王志恒，刘延丰，曹俊，李仲，王舒远，朱利强，熊俊杰. 钕铁硼磁体中镝含量对扩散磁体磁性能和温度稳定性的影响[J]. 铜业工程,2024(4):121-129.
②LIU Qiaobo，WANG Zhiheng，LIU Yanfeng，CAO Jun，LI Zhong，WANG Shuyuan，ZHU Liqiang，XIONG Junjie. Influence of dysprosium content in Nd-Fe-B magnets on magnetic properties and temperature stability of diffused magnets[J]. Copper Engineering, 2024(4):121-129.
doi: 10.3969/j.issn.1009-3842.2024.04.014
采用晶界扩散工艺制备了高性能烧结钕铁硼磁体，研究了不同镝含量（0~2%）基材对扩散后磁体性能和温度稳定性的影响。通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析表明，晶界扩散之后重稀土元素镝进入基体主相，形成“核-壳”结构，主相边缘由Nd₂Fe₁₄B相变成了磁晶各向异性场更高的（Nd，Dy）₂Fe₁₄B硬磁相。不同镝含量基材磁体在晶界扩散后，矫顽力均有不同程度提高，不含镝的磁体基材矫顽力增幅最大，增量为7.05 kOe，而2.0%镝含量的基材矫顽力增幅最小，仅增加5.30 kOe。基材镝含量越高，扩散源中的镝元素进入磁体内部越少，矫顽力增幅越小，扩散效率越低。晶界扩散后磁体的矫顽力温度稳定性得到强化，矫顽力温度系数提高，2.0%镝含量基材扩散后在20~120 ℃区间的矫顽力温度系数最大，达到-0.52 %/℃。
随着科技的不断进步，磁性材料在新能源汽车、变频空调和风力发电等领域扮演着日益重要的角色。其中，钕铁硼（Nd-Fe-B）永磁材料因具有高磁能积、高矫顽力等优异的磁性能而受到广泛关注。然而，在实际应用中，使钕铁硼永磁材料在高温环境下保持高磁性能、高稳定性却是一个亟待解决的问题。为确保磁体能在高温环境中稳定运行，需要提高其室温矫顽力或者主相的居里温度。常用的方法是在磁体的合金熔炼阶段添加部分Dy/Tb等重稀土元素（HRE）或者采用双合金技术。但上述方法有一个明显的弊端：如果钕铁硼磁体中的重稀土元素含量过多，磁体的磁能积和剩磁会受到严重影响，无法实现高磁能积与高矫顽力的双高磁体制备。同时，由于重稀土资源稀缺，大量使用也会显著增加生产成本并造成资源过度消耗。因此，当前的研究重点是使钕铁硼磁体保持磁体高矫顽力，具备高剩磁和高磁能积的同时，降低重稀土的使用量。
本文着重探讨晶界扩散中低熔点合金Nd₅₀Dy₄₀Fe₈Al₂（质量分数，下同）对不同Dy含量的烧结钕铁硼磁体综合磁性能和高温稳定性的影响，并通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）表征测试进一步分析Dy扩散钕铁硼磁体微观组织结构的变化，以期为磁性材料的科学研究与实际应用提供有价值的参考。
图1 （a）不同Dy含量磁体扩散前后退磁曲线；（b）扩散前后矫顽力以及矫顽力增幅柱状图
图2 扩散前后磁体不同温度下矫顽力
图3 不同基材扩散前后的矫顽力温度系数绝对值
图4 扩散前后磁体的（a）XRD图谱及（b）部分图谱放大图
1）不同基材样品在晶界扩散后，磁体矫顽力均有不同程度提高。不含Dy的磁体基材矫顽力增幅最大，增加7.05 kOe，2.0%Dy含量基材矫顽力增幅最小，仅为5.30 kOe。基材Dy含量越高，扩散源中的Dy元素进入磁体内部越少，矫顽力增幅越小，扩散效率越低。
《铜业工程》创刊于1984年，由江西铜业集团有限公司主管主办，是我国铜工业领域全面反映铜产业链技术进步和金属材料科技创新的双月刊。中国工程院外籍院士、加拿大工程院院士、加拿大皇家科学院院士徐政和为期刊特约主编。期刊为《有色金属领域高质量科技期刊分级目录（2023）》T3级别，同时被美国《化学文摘》、俄罗斯《文摘杂志》《中国核心期刊（遴选）数据库》《万方数据库》《维普中文科技期刊数据库》等国内外检索数据库平台收录。本刊主要刊登铜、铅锌、稀有金属、贵金属等有色金属在采选、冶金、加工、环保、分析测试等方面的最新科研成果及应用，以及有色金属领域产业数字化、“双碳”战略推进等研究论文和综述文章。
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