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钕铁硼永磁材料由于其具有优异的磁性能、较高的能量密度，已成为风力发电、新能源汽车、轨道交通等领域不可或缺的关键核心部件，且随着这些领域技术迭代升级的需求，迫切要求磁体具有高稳定性、高性能、小型化等特性。但由于烧结钕铁硼磁体的温度稳定性较差，其在高速电机、精密仪表等领域的应用受到了很大的限制。为满足新能源汽车等产业对磁体高温度稳定性的应用需求，开展超高综合性能钕铁硼永磁体的研究具有十分重要的意义。

矫顽力 H cj是评判钕铁硼磁体性能的重要指标，反映磁体抵抗外部环境变化而不退磁的能力，决定了磁体服役过程的稳定性；最大磁能积( BH )max反映磁体可储存的能量密度，( BH )max越大则在相同对外磁力输出要求下磁体器件可设计得越小。然而，矫顽力和最大磁能积是两个相互制约的技术参量，同时提升矫顽力和最大磁能积是一项挑战。在实际应用中，随钕铁硼磁体矫顽力与最大磁能积加和的增大，其逐步应用于服役要求更高的场景，因此业界通常用( BH )max+ H cj来评判磁体的综合磁性能。

在钕铁硼主相晶粒表层构建具有高磁晶各向异性场的壳层区域，能够保持高磁能积的同时有效提升磁体的抗退磁能力，是实现高综合磁性能的有效途径。中国科学院宁波材料技术与工程研究所稀土永磁材料联合创新中心利用多组元低熔点合金扩散技术，成功获得晶粒表层超薄壳层强化与非磁性晶界相磁隔离的协同增益，在保持高性能的前提下实现矫顽力的大幅提升；进一步基于Y、La、Tb等稀土元素冶金禀赋，综合运用不同稀土元素在合金内的协同/竞争作用，精细调控磁体晶粒壳层结构，极大提升了磁体的高温稳定性，实现了稀土资源集约化利用；此外，通过磁体微区成分设计与界面冶金反应调控，在晶粒表层外延生长出高磁晶各向异性强化壳层，增加主相占比，实现了磁体剩磁和矫顽力的同步提升。

在上述工作的基础上，团队综合利用多组元扩散源设计、分步晶界扩散工艺、再生壳层调控技术等，成功研制出综合磁性能达到86.5的钕铁硼永磁体，是迄今公开报道的综合磁性能最高值。基于良好的综合磁性能，磁体的最高使用温度超过280℃，突破了传统钕铁硼永磁体的耐温极限，应用领域可拓展到轨交牵引电机、高频微波器件、高速电机等。

相关成果发表于 J. Mater. Res. Technol. 2023, 24, 4500-4509; J. Alloy. Compd. 2023, 934, 167888; J. Alloy. Compd. 2023, 945, 169296 ，申请国家发明专利6项。上述工作得到了浙江省鲲鹏计划、宁波市顶尖人才项目、国家重点研发计划、浙江省“尖兵”研发攻关计划等项目的资助。

超高综合性能磁体的微观结构及磁性能

（稀土永磁材料联合创新中心 贾智）

文章来源：宁波材料所

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