针对热变形Nd-Fe-B磁体原始粉末颗粒大晶粒尺寸小的特点，研究组首先利用富含La、Ce等高丰度稀土的永磁粉末在几微米到几十微米间实现与Nd-Fe-B粉末的有效耦合，成功制备出宏观磁性能优异的高La、Ce热变形磁体：当30wt.%混合稀土取代基础上磁体最大磁能积达43.5 MGOe，矫顽力达1.07T（Journal of Alloys and Compounds 710（2017）66-71）；当20wt.%Ce取代时，最大磁能积达39.1 MGOe，矫顽力达1.20T（Journal of Magnetism and Magnetic Materials 449 （2018） 313-318）。

 

　　继该工作之后，研究人员利用（NdPr）-Cu和Dy-Cu共熔合金扩散技术分别制备具有宏观“核-壳”结构的无重稀土高矫顽力（μ0Hc=2.73T，Applied Physics Letters 107 （2015） 202403）热变形Nd-Fe-B磁体和高磁能积（=53MGOe，Scientific Reports 6 （2016） 38335，Journal of Alloys and Compounds 724 （2017） 275-279）热变形Nd-Fe-B磁体。该结构在元素分布和晶粒尺寸等方面表现出特有的梯度结构，梯度范围介于2-6mm。然而磁体整体磁性能并未因宏观“核-壳”结构的产生而出现明显的失耦现象，相反磁行为表现出良好的一致性，这从毫米尺度证明了磁体存在的强长程磁耦合作用，如图1（A）和图1（B）所示。

 

　　为进一步验证和利用这种长程耦合作用，研究人员又选取了内禀磁性差异显著的两种磁性相，借助宏观层状结构设计来分析实现磁性相间的多尺度耦合，并在实验基础上，找到了亚毫米量级上两相的最佳耦合距离，制备出性能优异的热变形Nd-Fe-B磁体，如图1（C）和图1（D）（Applied Physics Letters 111 （2017） 182407）。

 

　　通过多尺度条件下的磁性能和结构表征，揭示了长程静磁耦合作用可突破纳米尺度限制，在微米或毫米范围内都能实现很好的耦合作用。这种磁学特点为设计和制备新型高性能热变形Nd-Fe-B材料提供了新的思路。相关研究成果相继发表在Applied Physics Letters、Scientific Reports、Journal of Alloys and Compounds和Journal of Magnetism and Magnetic Materials上，并申请国家发明专利两项（201710163692.5，201610212535.4）。该工作受到国家重点研发计划和国家自然基金等项目的支持。


来源：中国稀土行业协会