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陈昊 (陈昊.) | 刘卫强 (刘卫强.) (Scholars:刘卫强) | 李玉卿 (李玉卿.) | 张红国 (张红国.) | 岳明 (岳明.) (Scholars:岳明)

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电动汽车和风力涡轮机等绿色能源技术的日益发展为化石燃料的使用和环境污染提供了极具前景的解决方案,其中RE-Fe-B (RE=La, Ce, Pr, Nd)烧结磁体作为重要组成部分发挥了关键作用。开发具有高丰度稀土(La/Ce)元素的RE-Fe-B烧结磁体是平衡稀土资源利用的重要途径,也有利于降低磁体的原材料成本,降低对关键稀土元素Pr/Nd的依赖。然而,Ce基烧结磁体的内禀磁性能下降和固有结构缺陷(REFe_2相和Ce~(4+)离子)严重限制了其磁性能~([1,2])。在这项工作中,我们提出了一种新的策略,即使用适当的La取代Ce,以实现矫顽力、剩磁、最大磁能积和温度稳定性的同时提高,从而克服LaCe基RE-Fe-B烧结磁体中剩磁和矫顽力的固有矛盾。通过适量的La取代Ce,我们首次实现了RE-Fe-B烧结磁体中REFe_2相、Ce价态和晶界结构的协同调控。详细的微观结构研究表明,La取代Ce可以抑制REFe_2相的形成,并导致烧结磁体中晶界相的形态、结构和组成发生颠覆性变化。同时,La元素倾向于分布在三角晶界中,并促进RE/Cu/Ga元素的分布产生偏析,有助于形成高Ce/Nd/Cu/Ga元素浓度的连续薄层晶界相。因此,烧结磁体的矫顽力在克服了La元素导致HA降低带来的负面影响外实现了提高。此外,La元素进入RE_2Fe_(14)B相有利于提高磁体的剩磁和温度稳定性,同时导致的晶格膨胀促进了Ce~(3+)离子比例的显著提升,这为提高磁体的剩磁提供了额外帮助。这项研究揭示了La取代Ce对烧结磁体磁性能的影响机制,以及实现剩磁和矫顽力同时提升的根本原因,对促进La/Ce元素的综合利用并为开发低成本高性能的RE-Fe-B烧结磁体提供了一种有效可行的方法。

Keyword:

晶界结构 Ce价态 高丰度La/Ce 磁性能 REFe_2相

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  • [ 1 ] 北京工业大学材料与制造学部,新型功能材料教育部重点实验室

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Year: 2023

Language: Chinese

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