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2024年11月2日，题为“Pr-modified microstructure enhances coercivity in Sm2Co17-type magnets”的研究论文在线发表于《Materials Characterization》。该研究由四川大学、西南应用磁学研究所（中国电子科技集团有限公司第九研究所）完成，通讯作者为四川大学李军研究员。该研究发现，通过在Sm2Co17型磁体中引入镨（Pr），实现了矫顽力从32.12 kOe提升至34.71 kOe，同时保持了磁体的高剩磁。在过去三十年中，Sm2Co17型烧结磁材料在稀土永磁材料（REPM）中一直保持着活力，尽管面临着来自Nd2Fe14B磁体的巨大市场竞争。Sm2Co17型磁体因其优异的高温磁性能和耐腐蚀性，在航空航天、清洁电机、风力发电和微波设备等领域不可替代。然而，如何进一步提升这类磁体的磁性能，尤其是在矫顽力和剩磁方面，一直是研究的热点和挑战。本研究提出了一种创新思路，即通过优化磁体的细胞结构组分来增强磁性能，特别是通过引入镨（Pr）来改性Sm2Co17型磁体的细胞结构。实验中，研究人员制备了不同镨含量的(Sm25-xPrx)(Co50Fe16Cu5.6Zr3.5)（wt.%）合金锭，通过感应熔炼在氩气保护下进行，然后将合金锭粉碎成约3.5微米的粉末，通过球磨得到。这些粉末在20 kOe的磁场中被定向并压实，形成绿色压坯。接着进行了两步热处理：首先在1200-1215°C下烧结2小时，然后在1170-1190°C下进行5小时的固溶处理；其次在830°C下时效12小时，并以-0.7°C/分钟的速率缓慢冷却至400°C。实验中涉及的关键工艺参数包括烧结温度、固溶处理温度、时效温度和冷却速率。实验结果显示，未添加镨的初始磁体的剩磁（Mr）为11.23 kGs，矫顽力（Hcj）为32.12 kOe，最大能量积（BH）max为30.07 MGOe。而对于添加了5%镨的Pr-5磁体，Mr、Hcj和（BH）max分别提升至11.36 kGs、34.71 kOe和30.21 MGOe，表明镨的添加显著提升了磁体的Mr和Hcj。然而，随着镨含量的继续增加，Pr-10和Pr-15磁体的磁性能出现了下降。通过电子背散射衍射（EBSD）和X射线衍射（XRD）等技术对磁体的微观结构进行了分析，发现添加镨可以改善磁体的晶粒排列，增加Cu在晶界附近的分布，从而增强了磁畴壁的钉扎强度。此外，镨的添加还导致了CBP中Cu和Fe含量梯度的增加，这进一步增强了CBP对磁畴壁运动的钉扎强度，从而提升了磁体的矫顽力。![]()
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本研究通过在Sm2Co17型磁体中引入镨，成功实现了矫顽力和剩磁的同时提升。优化后的磁体展现出更好的晶粒排列、更大的细胞结构、更大的Cu和Fe含量梯度，以及CBP中额外的镨存在，这些都有助于增强磁体的磁性能。这项工作为开发高性能Sm2Co17型磁体提供了新的思路，即通过调整微观化学组成来优化磁体的性能。引用格式：Q. Yang, J. Li, X. Zhu, et al., Pr-modified microstructure enhances coercivity in Sm2Co17-type magnets, Materials Characterization (2024), https://doi.org/10.1016/j.matchar.2024.114521通讯作者介绍（更新于2017年）：
李军
教育经历：
2003/09-2006/07，四川大学，材料科学与工程学院，博士，
2000/09-2003/07，四川大学，材料科学与工程学院，硕士，
1996/09-2000/07，四川大学，金属材料系，本科
工作经历：
2019/10-现今，四川大学，材料科学与工程学院，研究员
2012/07-2019/09，四川大学，材料科学与工程学院，副教授
2006/07-2012/06，四川大学，材料科学与工程学院，讲师
主要研究方向为稀土永磁材料及器件、核辐射屏蔽材料及应用和磁性复合材料等，担任本科专业课《金属腐蚀与防护》、校通识课程《纳米材料与新材料》、研究生课程《磁学基础与磁性材料》和《专业外语》等课程的主讲。先后获得国家科技进步二等奖、四川省科技进步一等奖、攀枝花市钒钛磁铁矿资源综合开发利用技术创新项目奖和四川大学教学成果二等奖等科技和教学奖励。作为项目负责人承担了国家自然科学青年基金、攀西试验区重大科技攻关招标项目课题、总装探索子课题和四川省科技支撑计划课题等多项国家及省部级课题和企业委托课题；作为项目主研先后参加国家863重大项目课题、自然科学基金面上项目、国家配套项目、总装预研项目和四川省科技重大专项课题等的研究。在Intermetallics、Journal of Magnetism and Magnetic Materials和Journal of Alloy and Compounds等国内外重要学术期刊发表SCI论文六十余篇，获国家发明专利(含GF发明专利)十余项。荣获四川大学国家安全保密工作先进工作者、四川大学青年骨干教师奖(3次)、四川大学博赛奖教金(2次)和四川大学优秀实习指导教师一等奖等荣誉称号。
联系方式：abthonyli@163.com
https://mse.scu.edu.cn/info/1017/5233.htm
