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8月13日，《Materials Research Bulletin》在线发表了一篇题为“Benefit of Ni addition in Dy-Co diffusion alloys for enhancing the coercivity and corrosion resistance of sintered Nd-Fe-B magnets”的研究论文。该论文由华南理工大学、中科院深圳先进技术研究院、玉林师范学院研究团队完成，论文的通讯作者华南理工大学刘仲武教授、中科院深圳先进技术研究院Jiayi He 。论文指出，通过在Dy-Co扩散合金中添加镍，不仅显著提高了磁体的矫顽力，还增强了其耐腐蚀性，同时降低了成本。现有研究多聚焦于通过添加重稀土元素提升磁体性能，但成本高昂。本论文针对这一问题，提出了一种新的合金化策略，即在Dy-Co扩散源中部分替代钴以镍，旨在通过优化扩散源组成，实现低成本高效率的磁体性能提升。初始磁体来自商业磁体，将其切割成直径10毫米、高5毫米的圆柱形，其中5毫米的厚度方向与磁体的易磁化轴（c轴）一致。设计了不同组成的扩散源合金，包括DyxCo50-x（x = 50, 60, 70, 80, 90）、Dy60Co40-xNix（x = 0, 10, 20, 30, 40）和Dy70Co30-xNix（x = 0, 10, 15, 20, 30）的原子比。使用电弧熔炼技术在氩气氛围中制备合金锭，并重新熔炼5次以确保成分均匀。然后通过熔融旋转技术在铜轮上以12米/秒的速度制备出大约50微米厚的合金带。后续，将合金带作为扩散源涂覆在磁体表面，为随后的晶界扩散（GBD）处理做准备。在真空管式炉中进行扩散处理，扩散源使用量约为样品重量的2.0%。扩散处理的加热和冷却速率均为10℃/分钟，在950℃下处理6小时，然后在500℃下处理3小时，真空度保持在小于3×10^-3帕。实验结果显示，通过使用Dy-Co-Ni扩散合金对烧结Nd-Fe-B磁体进行晶界扩散处理，研究人员观察到磁体的矫顽力显著提高：Dy60Co10Ni30扩散处理的磁体矫顽力从1362 kA/m提升至1853 kA/m，相较于Dy80Co20和Dy70Co15Ni15扩散的磁体分别高出104和91 kA/m。经过Dy-Co-Ni扩散处理的磁体展现出更好的温度系数，表明其在高温下保持磁性能的能力更强。![]()
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微观结构分析表明，镍的添加促进了镝在磁体中的渗透，形成了更厚的(Nd,Dy)2Fe14B壳层，有助于抑制反向磁畴的成核，从而提高矫顽力。其中Dy富集的壳层较薄但对提高矫顽力起到了关键作用，Dy60Co10Ni30扩散的磁体展现出更厚的Dy富集层，这有助于提高磁体的磁性能。同时，XRD和EPMA分析揭示了扩散处理后形成的立方相RE2O3，这有助于减少2:14:1相/晶界相界面的缺陷，进一步提高矫顽力。![]()
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电化学测试发现Ni的添加显著提高了磁体的耐腐蚀性。在3.5% NaCl溶液中的测试结果表明，Dy60Co10Ni30和Dy60Ni40扩散的磁体具有更低的腐蚀电流密度，这表明它们的耐腐蚀性能得到了显著提升。研究人员讨论了Ni替代Co在扩散源中的作用，以及如何通过优化扩散源的组成来提高磁体的磁性能和耐腐蚀性。他们还探讨了实验结果与现有文献报道的对比，并提出了可能的机理解释。此外，Dy60Co10Ni30扩散源不仅在提高矫顽力方面表现出色，还具有最低的材料成本约226美元/公斤，以及最高的性价比比2.17 (kA/m)/($/kg)。
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本研究成功地通过在Dy-Co扩散合金中添加镍，实现了烧结钕铁硼磁体矫顽力和耐腐蚀性的双重提升，同时降低了成本。这一发现为高性能、低成本的稀土永磁材料的开发提供了新的途径。论文引用格式：Jiali Cao, Shiying Chen, Zhigao Yu, Jiayi He, Hongya Yu, Zhuohui Xu, Zhongwu Liu, Benefit of Ni addition in Dy-Co diffusion alloys for enhancing the coercivity and corrosion resistance of sintered Nd-Fe-B magnets, Materials Research Bulletin (2024), doi: https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2024.113048欢迎加小编微信号：CisHH9
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