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7月17日，由北京钢铁研究总院、东北大学研究团队完成的题为“Insight into the effect of Ce content on the magnetic properties of Ce-magnets with grain boundary diffusion Pr-Al alloys”的研究论文在《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》上在线发表，通讯作者为朱明刚教授、李卫院士。论文通过晶界扩散技术使得不同铈含量的双主相铈磁体的磁性能得到了显著提升，特别是随着铈含量的增加，矫顽力的增加百分比也随之增加。高铈含量磁体的矫顽力迅速衰减，限制了其应用价值。本论文旨在解决高铈含量磁体矫顽力低的问题，提出了通过晶界扩散技术优化磁体微观结构和磁性能的新思路。研究人员首先使用真空感应熔炼炉制备了无铈合金和纯铈合金，随后通过快速凝固技术制造了带状铸片。这些铸片经过氢破碎和气流磨技术加工成平均粒径为3微米的细粉。无铈磁性粉末和纯铈磁性粉末按不同比例混合，制备了不同铈含量的均匀磁性粉末。这些粉末在20 kOe的磁场下定向压制成生胚，并在980至1040℃的真空烧结炉中烧结2小时，制备出致密的双主相磁体。扩散源为Pr80Al20（原子百分比）合金，通过真空电弧熔炼炉反复熔炼五次制备。在890℃下扩散处理6小时，扩散源合金片附着在不同铈含量的磁体的两个圆形面上。随后在500℃下进行2小时的均匀化处理。实验结果显示，经过Pr-Al合金扩散处理后，不同铈含量的双主相铈磁体的矫顽力显著增强。具体来说，DMP Ce40、DMP Ce50和DMP Ce60磁体的矫顽力分别从8.14 kOe、6.68 kOe和4.48 kOe增加到10.80 kOe、9.28 kOe和7.41 kOe。随着铈含量的增加，矫顽力的增加百分比也相应增加，从GBDP Ce40的32.68%增加到GBDP Ce60的65.68%。此外，磁体的最大磁能积在扩散后也有所增加，GBDP Ce40、GBDP Ce50和GBDP Ce60磁体的(BH)max分别从35.10 MGOe增加到35.55 MGOe、30.75 MGOe增加到31.69 MGOe和24.05 MGOe增加到29.19 MGOe。微观结构分析表明，铈元素的存在促进了Pr元素沿晶界扩散，增加了Pr元素在磁体内的扩散深度。这种扩散深度的增加是促进磁体矫顽力增强的主要原因。![]()
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本研究成功通过晶界扩散工艺制备了不同铈含量的双主相扩散磁体，铈含量分别为稀土总量的40%、50%和60%。实验结果表明，铈元素的存在显著促进了Pr元素在磁体内的扩散，增加了Pr元素的扩散深度，从而增强了磁体的矫顽力。尽管扩散处理对磁体的高温性能提升效果有限，但其在室温应用领域的应用范围得到了扩展。这些发现为高铈含量磁体的应用提供了新的实验支持。引用格式：X. Song, Z. Li, M. Zhu, Q. Sun, T. Liu, D. Zhang, X. Wu, J. Zuo, Z. Deng, Y. Fang, W. Li, Insight into the effect of Ce content on the magnetic properties of Ce-magnets with grain boundary diffusion Pr-Al alloys, Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2024), doi: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2024.172359
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