关于Y替代和Cu掺杂的纳米晶Ce–Fe–B合金的实验和理论研究:这些合金具有优异的硬磁性能和较高的成本效益

时间:2025年11月25日
来源:RARE METALS

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稀土永磁材料通过Y取代Ce和Cu掺杂抑制REFe₂相形成,优化RE₂Fe₁₄B相磁性能,纳米晶粉末制备实现高性价比。

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摘要

由于REFe2(RE = 稀土)相的析出,提高基于Ce–Fe–B的磁体的硬磁性能仍然是一个重大挑战。本文采用Y替代Ce以及Cu掺杂来抑制REFe2的形成,并优化RE2Fe14B相的固有性能。用Y部分替代Ce显著改善了(Ce1−xYx)17Fe78B6x = 0–0.8,质量百分比)合金的磁性能和热稳定性。第一性原理计算表明,Y替代会破坏REFe2相的稳定性,从而抑制其形成。值得注意的是,当替代比例超过x > 0.4时,残留的REFe2相会从顺磁态转变为铁磁态。随后在(Ce0.5Y0.5)17Fe77.6Cu0.4B6合金中掺入Cu后,进一步破坏了REFe2相的稳定性,并将聚集的块状结构转变为晶界结构。这种微观结构的改变促进了磁性的解耦,使得磁体的磁性能得到提升,其矫顽力达到435 kA m−1,剩磁为0.67 T,最大能量积为65.2 kJ m−32相的分布和磁行为来提高矫顽力的积极作用。最后,通过工业过淬/退火工艺合成的纳米晶(Ce0.5Y0.5)17Fe77.6Cu0.4B6粉末表现出优异的性能与成本比,显示出其在经济型永磁体应用中的巨大潜力。

图形摘要

由于REFe2(RE = 稀土)相的析出,提高基于Ce–Fe–B的磁体的硬磁性能仍然是一个重大挑战。本文采用Y替代Ce以及Cu掺杂来抑制REFe2的形成,并优化RE2Fe14B相的固有性能。用Y部分替代Ce显著改善了(Ce1−xYx)17Fe78B6x = 0–0.8,质量百分比)合金的磁性能和热稳定性。第一性原理计算表明,Y替代会破坏REFe2相的稳定性,从而抑制其形成。值得注意的是,当替代比例超过x > 0.4时,残留的REFe2相会从顺磁态转变为铁磁态。随后在(Ce0.5Y0.5)17Fe77.6Cu0.4B6合金中掺入Cu后,进一步破坏了REFe2相的稳定性,并将聚集的块状结构转变为晶界结构。这种微观结构的改变促进了磁性的解耦,使得磁体的磁性能得到提升,其矫顽力达到435 kA m−1,剩磁为0.67 T,最大能量积为65.2 kJ m−32相的分布和磁行为来提高矫顽力的积极作用。最后,通过工业过淬/退火工艺合成的纳米晶(Ce0.5Y0.5)17Fe77.6Cu0.4B6粉末表现出优异的性能与成本比,显示出其在经济型永磁体应用中的巨大潜力。

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