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7月9日，由江西理工大学、赣州富尔特电子、中科三环（赣州）研究团队（通讯作者：江西理工大学杨牡南副教授、杨斌教授）完成的关于废旧钕铁硼磁体的高效再生的研究成果发表于《Materials》。该研究利用钕铁硼磁粉原位修复晶界结构的方法，显著提升了废旧磁体的性能。首先收集了废旧磁体，这些磁体包括机械加工废料、长期存放未处理且生锈的毛坯，以及从电机中拆卸的磁体。废旧磁体经过筛选和除锈处理后，使用3%的硝酸和5%的硫酸进行酸洗，以去除表面氧化物和油污。随后，磁体在破碎机中粗碎，进入氢破碎炉进行氢破碎处理。处理后的粉末通过喷射磨细化，形成平均粒径为3.15微米的回收粉末（RP）。细化后的RP经过定向压制和烧结，制备出第一代再生磁体，命名为RM-I。这一步骤是在现有钕铁硼生产线上完成，无需其他实验操作。研究团队在生产线上选择了稀土含量略高（RE ≥ 31 wt%）的新生钕铁硼粉末（NP），作为修复剂。NP与RP按照1 wt%，2 wt%，和3 wt%的比例混合，并进行了3小时的混合。混合后的粉末在2T磁场下进行定向压缩，最终通过真空烧结制备出名为RM-II的第二代再生磁体。![]()
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实验结果显示，通过在RP中掺杂1 wt%的NP并进行烧结，得到的第二代再生磁体(RM-II)在剩磁、矫顽力和磁能积方面都有显著提升，这表明NP的添加有效地改善了再生磁体的磁性能。![]()
SEM图像显示，RM-I磁体的Nd富相比例较低，而RM-II磁体中Nd富相比例的增加导致了更多细晶界结构的形成，这些结构有助于减弱主相晶粒之间的交换耦合，从而提高磁体的矫顽力。![]()
研究发现，降低烧结温度会降低磁体的磁性能，而提高烧结温度则能增加矫顽力、剩磁和磁能积，这表明烧结温度是优化再生磁体性能的关键参数。![]()
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论文探讨了NP替代量对再生磁体性能的影响。尽管增加NP的添加量旨在改善晶界结构，但实验结果显示，这并未导致预期的性能提升，反而观察到剩磁、矫顽力和磁能积的微小下降，表明在烧结Nd-Fe-B材料中，NP的添加量存在一个最佳范围。![]()
微观结构和晶界相组成的变化分析进一步阐释了NP添加对磁体性能的影响。SEM图像和EDS线扫描分析显示，随着NP比例的增加，晶界逐渐变得不明显，这可能对磁体的矫顽力产生负面影响。![]()
XRD分析结果表明，尽管添加了更多的NP，主要的衍射峰保持不变，但整体衍射峰向较小的衍射角移动，这表明Ce的替代并未随着更多粉末的添加而发生，指出了在再生磁体制备过程中可能存在的局限性。![]()
最后，DSC分析揭示了不同温度区域的显著差异，强调了对冶金行为进行综合研究的必要性，以便更好地理解烧结温度、NP含量和磁性能之间的复杂关系，并开发优化的烧结方法。![]()
综上，本研究利用现有的钕铁硼生产设备，将各种废旧磁体转化为回收的钕铁硼粉末。此外，从生产线中选取了稀土含量略高的新生钕铁硼粉末，作为再生磁体的修复剂。通过将新生钕铁硼粉末掺入回收的钕铁硼粉末中，生产出了再生磁体。
结果表明，新生钕铁硼粉末对再生磁体的晶界具有修复作用，且当烧结温度优化时，这种效果更为显著。例如，在烧结温度为1085°C并添加1重量百分比的新生钕铁硼粉末时，磁体中钕富相的比例增加，观察到了连续且清晰的细晶界结构。此外，新生磁性粉末中的镨元素能够替代主相中的铈，从而提高内在性能。总之，在新生磁性粉末的修复和烧结温度的优化之后，磁体的矫顽力、剩余磁化强度和磁能积得到了全面提高。然而，当继续增加新生钕铁硼粉末的添加量时，出现了与预期相反的情况，磁性能并未得到优化。检测发现，随着更多新生钕铁硼粉末的添加，晶界结构并未得到修复，铈元素的替代也未发生。这是因为新生磁性粉末需要更高的烧结温度，因此晶界的修复并未更好地实现。因此，在未来提高再生磁体性能的工作中，需要不断调整烧结温度以适应不同量的新鲜钕铁硼粉末，以促进新鲜钕铁硼粉末的修复效果。
通讯作者介绍：
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https://clyjhxxb.jxust.edu.cn/info/1160/6819.htm
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https://djw.jxust.edu.cn/info/1005/2587.htm
附录信息
论文的发表日期：2024年7月9日
发表的期刊名称：Materials
论文标题：Preparation of (Nd, Ce)-Fe-B Regenerated Magnets by In-Situ Restoration of Grain Boundary Structure Using Nascent Nd-Fe-B Powder
论文作者：Xi Yu , Sangen Luo , Munan Yang , Qingpeng Shen, Honglong Yang, Shuwei Zhong, Weilong Zhang，Bin Yang
论文的DOI链接：https://doi.org/10.3390/ma17143381
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