![]()
![]()
6月30日，由日本NIMS、筑波大学、大同特殊钢研究团队（通讯作者：H. Sepehri-Amin）完成的关于超细晶粒尺寸的各向异性Nd-Fe-B热变形磁体的研究成果发表于《Acta Materialia》。该研究不仅展示了所有样品均达到了2特斯拉的创纪录高矫顽力，而且还提出除非通过降低晶界相（IGP）的磁化来减弱交换相互作用，否则晶粒细化在提高热变形Nd-Fe-B磁体矫顽力方面的潜力有限。![]()
使用名义成分为Nd13.5Febal.Co3.5Ga0.57B5.64的熔融喷铸各向同性带材，通过热压和热挤压工艺制备出热变形磁体。这一过程中，带材在750-850°C的温度范围内进行热变形，应变率为约0.06 s-1，确保了72%的高度减少和-1.3的真应变。利用高分辨率STEM图像对热变形Nd-Fe-B磁体的微观结构进行了详细的表征。通过自动图像处理技术，测量了晶粒的尺寸、厚度以及它们相对于c轴的倾斜角度。统计分析揭示了所有样品具有相似的晶粒尺寸分布和平均纵横比，同时指出较高的处理温度会导致晶粒尺寸的增加。![]()
结果表明，尽管晶粒尺寸存在两倍的差异，所有样品均展现出了相似的磁化特性。特别是，对于晶粒尺寸较大的样品，初始磁化曲线显示出较大的磁化率，这与多晶粒中畴壁的容易位移有关。此外，所有样品的饱和磁化强度相似，但剩余磁化强度随着挤出温度的增加而降低。![]()
![]()
![]()
![]()
使用MOKE显微镜对热退磁状态下的样品进行了磁畴结构观察，结果显示小晶粒尺寸样品（SG）具有细腻的迷宫状磁畴模式，而大晶粒尺寸样品（LG）的磁畴模式则因较厚的界面区域而出现中断或消失。这些观察结果表明，晶粒尺寸和界面特性对磁畴结构有显著影响。![]()
![]()
为了深入理解不同晶粒尺寸和IGP磁化对磁化反转的影响，作者们进行了微观磁模拟。模拟结果表明，只有在IGP的磁化相对较低时，较小的晶粒尺寸才能显著提高磁体的矫顽力。此外，模拟还揭示了晶粒细化在提高矫顽力方面的潜力有限，特别是当IGP的磁化大于0.6 T时，由于交换相互作用的增加，晶粒细化的效果变得不那么显著。![]()
![]()
作者们基于微观结构分析和MOKE显微镜观察，指出对于超细晶粒尺寸样品，磁化反转主要由晶界相内的钉扎控制。此外，作者们提出了通过减少IGP的磁化来提高矫顽力的可能性，并建议通过合金设计和后处理技术（如共晶晶界扩散过程）来进一步优化IGP的组成。![]()
最后，作者们得出结论，尽管晶粒尺寸存在差异，但所有样品均展现出相同的2.0 T高矫顽力，这表明仅通过晶粒细化来进一步提高热变形Nd-Fe-B磁体矫顽力的潜力有限。为了实现更高的矫顽力，需要采取其他方法，如优化IGP的组成和处理技术，以提高磁体的整体性能。这项研究不仅为理解Nd-Fe-B磁体的微观结构与磁性能之间的关系提供了新的见解，也为磁体工业的发展提供了有价值的指导。综上，作者研究了微观结构参数如何决定具有相同合金成分和相同2.0 T矫顽力的各向异性Nd-Fe-B基热变形磁体的矫顽力和磁化反转，尽管晶粒尺寸存在两倍的差异。详细的微观结构分析和磁光克尔效应(MOKE)显微镜观察显示，无论是细晶粒还是粗晶粒样品，磁化反转都是从片状边界区域开始的。这表明对于超细晶粒尺寸样品，磁化反转主要由片内的磁畴壁钉扎控制，即在晶界相。
不同晶粒尺寸的相同矫顽力是通过基于扫描电子显微镜(SEM)断层扫描数据的微观磁模拟来解释的，该模拟能够分别评估微观结构参数对矫顽力的贡献。这些结果证实，当晶界相的磁化强度大于0.6 T时，晶粒细化对进一步提高矫顽力的潜力有限，因为交换相互作用的增加，这是所有商业上可用的热变形磁体的情况。在0.3 T至0.6 T的中间范围内，预期的矫顽力与晶粒尺寸无关。基于微观磁模拟，将晶粒尺寸和IGP的磁化强度降低到0.3 T以下有利于将矫顽力提高到2.5 T以上。在这种情况下，退磁场和晶粒错位仍然是限制矫顽力值低于3.0 T的主要微观结构因素。作者相信，这项工作将有助于高性能Nd-Fe-B永磁体的进一步发展。
通讯作者介绍：
![]()
https://samurai.nims.go.jp/profiles/H_SEPEHRIAMIN?locale=en
附录信息
论文的发表日期：2024年6月30日
发表的期刊名称：Acta Materialia
论文标题：、
论文作者：N. Kulesh, A. Bolyachkin, E. Dengina, Xin Tang, T. Ohkubo, T. Kajiwara, H. Miyawaki, H. Sepehri-Amin, K. Hono
论文的DOI链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2024.120159
欢迎加小编微信号：CisHH9
免责声明：本公众号为个人所有，与任何公司或机构均无关系。所载内容为本公众号原创或网络转载，转载内容来自公开信息，版权归原作者所有。如涉及作品内容、版权或其他问题，请跟我们联系！转载内容为作者个人观点，并不代表本公众号赞同其观点和对其真实性负责。本公众号拥有对此声明的最终解释权。
