朱利强1，刘延丰1，王舒远2，王志恒1，刘乔波1，李仲1，曹俊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. 江西铜业集团有限公司，江西 南昌 330001）
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引用格式：
①朱利强，刘延丰，王舒远，王志恒，刘乔波，李仲，曹俊，熊俊杰. 高丰度稀土含量对烧结钕铁硼微观结构和性能的影响[J]. 铜业工程,2024(3):171-178.
②ZHU Liqiang，LIU Yanfeng，WANG Shuyuan，WANG Zhiheng，LIU Qiaobo，LI Zhong，CAO Jun，XIONG Junjie. Microstructure and properties of sintered Nd-Fe-B with different high abundant rare earth content [J]. Copper Engineering, 2024(3):171-178.
doi: 10.3969/j.issn.1009-3842.2024.03.016
高丰度、低成本的稀土元素La和Ce被大量闲置，若用于部分替代烧结钕铁硼中的稀土元素Pr和Nd，既经济，又环保。采用双主相合金法制备了高丰度稀土元素La，Ce占磁体中总稀土含量不同比例（LaCe/Re）的烧结钕铁硼永磁体，并对磁体的磁性能和微观结构进行了研究。结果表明，随着磁体中LaCe/Re占比的增加，最优的烧结温度缓慢降低，有更多的La，Ce元素进入磁体主相晶胞，同时磁体主相晶胞内La，Ce，Pr，Nd元素分布均质化，导致磁体不存在双主相结构特征或者核-壳结构；LaCe/Re占比的增加对磁体磁性能有显著的恶化作用，剩磁、方形度和最大磁能积整体呈现逐渐下降的趋势。
钕铁硼系稀土永磁材料自1983年被发明以来，全球需求量迅速增长。特别是烧结钕铁硼稀土永磁产业的发展，使得Pr，Nd，Dy，Tb等成为稀土原材料中的主要需求元素，而大量伴生的La，Ce等高丰度稀土元素，被当做副产物被大量闲置甚至废弃，造成中国稀土资源元素利用的严重失衡，不利于中国稀土产业的持续健康发展。当前，高丰度稀土La，Ce价格低，约为Pr，Nd价格的1/30。在此市场背景下，将价格低廉且含量较高的La，Ce高丰度稀土资源高效转化为具有高附加值的高新技术产品，不仅能有效延长其他稀缺稀土资源的开采年限，促进稀土资源的平衡性高值化利用和中国稀土产业的可持续发展，还能大幅度降低稀土永磁材料的原料成本，提高产品在市场上的竞争力和影响力，诸多优势使得高丰度稀土永磁材料成为越来越受关注的研究热点。
为此，本文采用双主相合金法制备出了名义成分上具有不同LaCe/Re占比的烧结钕铁硼永磁体，研究了不同LaCe/Re占比对磁体烧结致密化温度、磁性能和微观组织结构的影响规律，为推动稀土资源的平衡性高值化利用提供了理论基础。
图1 磁体制备的工艺路线图
图2 不同LaCe/Re占比时各组磁体的SEM图像：（a）LC0；（b）LC1；（c）LC2；（d）LC3；（e）LC4；（f）LC5
图3 不同LaCe/Re占比时各组磁体主相元素的EDS点扫分析（均为质量分数）：（a）La，Ce和（La+Ce）元素的含量；（b）主相内LaCe/Re的占比；（c）Pr，Nd和（Pr+Nd）元素的含量；（d）Fe和Re的含量
图5 （a）LC4磁体的SEM图像；（b）（a）图对应的SEM线扫描元素分析图
图6 不同LaCe/Re占比时各磁体的磁性能：（a）剩磁；（b）矫顽力；（c）方形度；（d）最大磁能积
3）LaCe/Re占比的增加对磁体磁性能有显著的恶化作用，剩磁、方形度和最大磁能积整体都呈现逐渐下降的趋势。不过，对于磁体矫顽力来说，LaCe/Re占比增加的同时，磁体的稀土总含量也在增加，使得磁体矫顽力在LaCe/Re占比为11.34%时逐渐平稳，当LaCe/Re占比进一步增加，矫顽力也不会出现明显降低。
通信作者：朱利强，硕士，江西铜业技术研究院有限公司研究员，磁性材料工程师，2016年毕业于宁波大学物理化学专业，长期在企业里从事稀土永磁材料开发，发表SCI论文2篇，获得授权发明专利7项。
《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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