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2024年10月17日，题为“Intergranular phase transformation in post-sinter annealed Nd–Dy–Fe–Cu–Ga–B magnet: from Ia3̅-cubic to I4/mcm-tetragonal structure”的论文在线发表于《Acta Materialia》期刊。该研究由来自浙江大学和悉尼大学完成，通讯作者为浙江大学金佳莹副教授、严密教授。研究表明通过后烧结退火处理，Nd–Dy–Fe–Cu–Ga–B磁体的相变机制从Ia3̅-立方相转变为I4/mcm-四方相，显著提高了磁体的矫顽力。现有研究表明，Nd–Fe–B磁体在高温环境下的热退磁问题仍然是一个亟待解决的挑战。为了解决这一问题，研究团队聚焦于Nd–Dy–Fe–Cu–Ga–B磁体中间相的演变，尤其是RE6(Fe,M)14相的形成机制。通过系统的微观结构表征和第一性原理计算，研究团队提出了一种新的相变路径，揭示了相变对矫顽力的影响。在实验过程中，研究团队通过两种不同的原料（(Nd80Pr20)25Dy75]32.0FebalCu0.5Ga0.5B0.9N1.15 (N = Co, Al, Zr, wt.%) ，(Nd80Pr20)32.0FebalCu0.5Ga0.5B0.9N1.15 ）以1:7比例均匀混合方法获得了双主相(Nd,Pr)29.0Dy3.0FebalCu0.5Ga0.5B0.9N1.15的烧结磁体。磁粉在在高纯氮气保护下，在1.6 T的磁场中进行对齐和压制，施加的压力为5.5 MPa。在约200 MPa的压力下进行等静压成型后，在真空炉中以1075 °C的温度烧结3小时，真空度保持在1×10^-3 Pa以下，由此制备了出原始的烧结磁体。为了研究相变行为，原始烧结磁体经过后烧结退火处理，温度范围为390~900 °C，保持时间为3小时。退火后，样品在460 °C下进行不同时间的淬火处理，时间范围为0.5~12小时，以保存各个阶段的瞬态形态和相组成。
实验结果显示，在后烧结退火过程中，Nd–Dy–Fe–Cu–Ga–B磁体的相变经历了多个亚稳态。具体而言，初始状态为RE/Cu/Ga-rich Ia3̅-立方相，随着温度的升高，逐渐转变为Fe/Cu/Ga-rich I4/mcm-四方相。研究发现，在500 °C时，RE6(Fe,M)14相的形成显著提高了磁体的矫顽力，达到24.9 kOe，而在460 °C时，尽管连续的界面层增厚，但矫顽力却有所下降。这一现象表明，RE6(Fe,M)14相的形成与磁体的矫顽力之间存在复杂的相互关系。通过对比不同温度下的磁体性能，研究团队进一步探讨了相变对磁性能的影响，强调了相变路径的优化对提高磁体性能的重要性。![]()
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综上所述，本研究揭示了Nd–Dy–Fe–Cu–Ga–B磁体中间相的演变机制，提出了相变路径对矫顽力的影响，为高性能永磁材料的设计提供了新的思路。研究结果不仅为理解Nd–Fe–B磁体的相变机制提供了重要的理论依据，也为未来的材料优化和应用奠定了基础。引用格式为：Jiaying Jin, Mengfan Bu, Zhiheng Zhang, Hansheng Chen, Simon P. Ringer, Liang Zhou, Wang Chen, Mi Yan, "Intergranular phase transformation in post-sinter annealed Nd–Dy–Fe–Cu–Ga–B magnet: from Ia3̅-cubic to I4/mcm-tetragonal structure", Acta Materialia (2024), doi: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2024.120493。
