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7月19日，北京工业大学材料科学与工程学院的研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》上在线发表了题为“Analysis of mechanism for effectively coercivity increment in (Nd, Ce)-Fe-B diffusion magnets”的研究论文。该论文由北京工业大学、独立研究者、安徽大地雄研究团队共同完成，通讯作者为北京工业大学刘卫强研究员和岳明教授。论文发现，通过增加铈(Ce)的含量，可以优化(Nd, Ce)-Fe-B磁体的微观结构，并显著提高其矫顽力。尽管铈元素的磁化强度和磁各向异性场低于钕，但通过创新方法提高其在磁体中的应用性能，具有重要的实际意义。本研究旨在探索铈元素在(Nd, Ce)-Fe-B磁体中的作用机制，特别是其对晶界扩散(GBD)的影响。实验制备了四种不同铈含量的基础磁体合金条，其名义成分为Nd29.5Ce0FebalM0.79B0.94、Nd28.5Ce1FebalM0.79B0.94、Nd26.5Ce3FebalM0.79B0.94和Nd24.5Ce5FebalM0.79B0.94（分别对应Ce/TRE=0%、3.39%、10.17%和16.95%）。这些合金条通过带材铸造(SC)制备，然后通过氢气破碎(HD)和气流磨(JM)粉碎成平均粒径约3.1μm的粉末。通过定向成型、冷等静压和烧结等一系列工艺步骤，制备出烧结磁体。烧结温度在1020℃至1060℃之间，持续3小时。一阶段和二阶段热处理分别在820℃~880℃和420℃~480℃下进行，持续3小时和4小时。基础磁体被命名为Ce0、Ce1、Ce3和Ce5。实验结果显示，基础磁体的矫顽力随着铈含量的增加而逐渐降低。然而，随着铈含量的增加，晶界层的厚度从2.46纳米增加到5.54纳米，为后续的晶界扩散提供了更多的路径。重要的是，镝元素的扩散深度增加，随着铈含量的增加，形成了更多的核壳结构，导致更高的矫顽力增加。与不含铈的GBD磁体相比，Ce/TRE=16.95wt.%的GBD磁体的矫顽力增加了39.54%。通过XRD Rietveld分析，研究团队发现，随着铈替代量的增加，RE2Fe14B相的质量分数降低，而RE富相的质量分数增加。SEM和EPMA的结果表明，铈元素倾向于在晶界处积累，增加RE富相的总量，而不是进入主相。TEM测试进一步揭示了铈替代对晶界层厚度的影响，随着铈替代量的增加，晶界层厚度逐渐增加。这些结果表明，铈替代量的增加有助于形成更均匀和连续的晶界层，从而促进了镝元素的扩散。
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本研究通过制备不同铈含量的基础磁体和相应的Dy-GBD磁体，系统地研究了铈替代量对基础磁体微观结构和Dy-GBD磁体矫顽力的影响。结果表明，随着铈替代量的增加，晶界层的厚度增加，优化的微观结构和晶界为镝元素的扩散提供了有效的路径。在Dy-GBD磁体中，随着铈替代量的增加，镝元素的扩散深度逐渐增加，核壳结构的深度也增加，导致矫顽力增加的幅度更大。Ce5-Dy磁体通过0.5wt.%的Dy扩散实现了4.87 kOe的矫顽力增加。这一发现对于制备资源节约型磁体具有重要意义。引用格式：Yuan Qin, Zhanjia Wang, Weiqiang Liu, Min Fan, Jie Song, Gang Wang, Hao Chen, Yuqing Li, Lele Zhang and Ming Yue, Analysis of mechanism for effectively coercivity increment in (Nd, Ce)-Fe-B diffusion magnets, Journal of Alloys and Compounds, (2024) doi:https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.175648通讯作者介绍
岳明，金属磁性材料研究领域专家，1973年生于北京市，北京工业大学材料学院教授、博士生导师，国家级科技创新领军人才获得者，科技部重点专项首席科学家，享受国务院政府特殊津贴。2001年于北京科技大学获得工学博士学位，2007-2008年赴美国德克萨斯大学阿灵顿分校做访问学者。现兼任国际稀土永磁专业委员会（REPM）委员、国际稀土标准委员会（ISO/TC298）专家、稀土永磁国家重点实验室副主任、中国稀土学会理事、SCI国际期刊《Journal of Magnetics》和SCI一区期刊《Rare Metals》编委等学术职务。自2021年迄今连续入选“全球前2%顶尖科学家榜单”及“全球顶尖前10万科学家排名”。
刘卫强，男，1977年，博士，研究员，博士生导师。
2007年毕业于北京工业大学材料科学与工程学院，获工学博士学位。2013年1月至2014年1月在美国特拉华大学交流访问。现在北京工业大学材料科学与工程学院从事教学及科研工作，兼任中国稀土学会固体科学与新材料专业委员会委员。
作为项目负责人主持国家自然科学基金3项，国家重点研发计划课题和子课题各1项，北京市教委科研计划面上项目1项，获得北京市属高等学校高层次人才引进与培养三年行动计划（2013年-2015年）青年拔尖人才培育计划、北京工业大学“日新人才”资助，入选北京工业大学青年百人计划；参与国家高技术发展项目（863）、国家自然基金重点项目、北京市自然基金重点项目等项目研究。已发表SCI学术论文180余篇，授权美国发明专利3项，欧盟发明专利1项，中国发明专利60余项。2019年和2103年获得高等学校科学研究优秀成果奖（技术发明）一等奖和二等奖，2022年和2016获得安徽省科学技术奖一等奖各一项。与国内多家研究院和知名企业建立了长期合作关系，为专业学位研究生提供实习平台。
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