2024年10月17日，题为“Application of TbF3 Nano-powders by sand milling process in preparing high performance grain boundary diffusion Nd-Fe-B magnets”的研究论文在线发表于《Materials Today Communications》期刊。该论文由北京工业大学、独立研究者、大地熊(宁国)永磁科技有限公司、稀土永磁材料国家重点实验室、安徽大地熊新材料股份有限公司完成，通讯作者为北京工业大学刘卫强研究员、岳明教授。该研究发现，通过砂磨（SM）过程制备的TbF3纳米粉末在电泳沉积（EPD）过程中展现出优越的性能，与传统微米级TbF3粉末相比，能够显著提高GBD磁体的矫顽力。钕铁硼磁体矫顽力不足，且居里温度较低，限制了它们在高温电机应用中的使用。为了提高磁体的矫顽力，研究者们开发了晶界扩散（GBD）技术。传统的GBD技术存在诸如涂层厚度不可控、成本高等问题，而电泳沉积晶界扩散（EPD-GBD）技术因其可控的涂层厚度和低成本等优势，展现出工业应用潜力。然而，EPD过程中常常遇到悬浮液稳定性差和沉积一致性差的问题，限制了其在大规模生产中的应用。本研究提出了一种创新的思路，即通过砂磨（SM）过程制备TbF3纳米粉末，并将其应用于EPD-GBD过程中，以期解决现有技术中的问题。研究团队首先将商业TbF3粉末（2μm，3N，99.9%）加入到带有内置冷却装置的Pin-Rod Sand-Mill中，使用ZrO2作为研磨介质，球料比为20:1，选择了无水乙醇作为介质，体系的固含量为6.25%。通过固定砂磨速度在1500 r/min，砂磨时间在20-80分钟，得到了不同砂磨时间下的TbF3浆料。进一步将浆料用无水乙醇稀释，制备成EPD溶液，TbF3粉末浓度为30 g/L。经过48小时的成熟化处理后，使用商业N52 Nd-Fe-B原始磁体作为阴极，纯铜板作为阳极，EPD电压固定在120 V，EPD时间调整在10秒到80秒之间，以获得不同重量增比的SMTbF3涂层。EPD后的磁体在920℃下进行10小时的退火处理，随炉快速冷却，并在480℃下进行3小时的回火处理，以获得GBD磁体。
本研究通过系统地探索砂磨过程的最佳参数，发现在这些条件下制备的TbF3纳米粉末在EPD过程中以及GBD磁体的矫顽力方面，相较于传统的微米级TbF3粉末具有显著优势。最佳砂磨过程参数为SM-30min。在相同的砂磨速度下，砂磨时间越长，TbF3粉末的直径越小。此外，粉末的形态和比例显著影响EPD速率和GBD的效果。块状粉末比例较高的体系EPD速率较低，而絮状粉末比例较高的体系EPD速率较高。在纳米尺度范围内，以较大粒径的块状粉末作为扩散源，所得到的GBD磁体具有更高的ΔHcj和更好的综合磁性能。论文引用：论文DOI链接：https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.110728论文引用格式：M. Ji et al., Materials Today Communications 41 (2024) 110728.
