www.188betkr.com 讯钕铁硼永磁体是迄今为止磁性最强的永磁材料，被誉为"磁王"，广泛应用于新能源汽车、风力发电、消费电子等现代工业和高科技领域。然而，其固有的低矫顽力缺点限制了在高温环境下的应用。传统上，通过添加重稀土元素（如铽Tb和镝Dy）可提高矫顽力，但重稀土资源稀缺、成本高昂，且过量添加会降低材料剩磁。
晶界扩散技术应运而生，成为解决这一难题的关键突破。该技术通过在磁体表面涂覆富含重稀土的化合物或合金作为扩散源，随后在热处理过程中，利用晶界作为原子迁移的"快速通道"，使重稀土元素渗入磁体内部，形成梯度分布。这种技术具有活化能低、精准靶向性、资源高效性等显著特点，可将重稀土用量从传统工艺的1%-5%降至0.2%-0.4%，节约30%-70%的重稀土。
尽管晶界扩散技术已在全球范围内实现产业化，并产生了显著的经济效益，但其基础理论研究仍相对滞后。传统研究手段无法直接观察晶界扩散的动态过程，限制了对该过程的深入理解和进一步优化。因此，实现晶界扩散动态机制的原位研究成为该领域的重大挑战。
晶界扩散的基本原理与工艺形式
晶界扩散技术的核心原理是利用晶界快速通道，使重稀土元素优先沿晶界扩散，并置换主相晶粒表层的钕，形成（Nd, Dy, Tb）2Fe14B固溶体壳层，强化晶粒表面的磁晶各向异性场，从而有效抑制反向磁畴的形核，提高矫顽力。
目前主流晶界扩散工艺包括以下几种形式：
磁控溅射法具有镀膜均匀、致密，矫顽力提升效果稳定的优点，适用于方片、瓦型、圆环等多种形状产品，但其设备投资高昂（单台设备约350-500万元），且靶材利用率相对较低。
蒸镀法在真空环境下通过加热使重稀土金属蒸发气化，然后沉积在磁体表面。旋转式蒸镀特别适用于单重1克以下的微型磁体（如电声产品），重稀土材料成本低，矫顽力提升明显且一致性好。
涂覆法将含有重稀土化合物的浆料通过物理方式直接附着在磁体表面，工艺相对简单，设备投入较低。其中，丝网印刷法生产效率高，重稀土利用率高，增重一致性好，已成为主流工艺之一。
研究创新与方法
汤进教授团队的研究创新点在于采用了透射电镜原位加热技术，对晶界扩散过程进行动态观测。这一技术通过特殊的样品杆设计，可以在透射电镜中实现可控温度环境，实时观察晶界扩散的动态过程。
研究团队首先调控生产工艺制备了具有高剩磁（14.92 kGs）磁体，达到Nd2Fe14B理论磁化强度的93%。随后，团队在高剩磁基磁体上应用晶界扩散技术，将重稀土Tb渗透进入磁体，在Nd2Fe14B晶粒边缘构筑富Tb的壳层结构，显著增强矫顽力，同时最大限度保留了材料整体的磁化强度。
通过透射电镜原位加热实验，研究团队成功标定了晶界扩散的起始温度。观察发现，当温度升至500-550℃时，Tb元素开始显著迁移，这一温度远低于传统认为的扩散温度。更为重要的是，研究观察到稀土元素的初始迁移路径并非仅限于晶界，而是在晶粒内部也存在显著的扩散行为。
学术价值与应用前景
该研究的学术价值在于首次通过原位观察揭示了钕铁硼晶界扩散的微观机制，为理解该过程的本质提供了直接证据。研究成果对高矫顽力、良好力学性能的烧结Nd2Fe14B永磁体的研究与开发具有重要的学术价值和实用意义。
在应用前景方面，该项研究为新能源汽车、风力发电等低碳经济领域对烧结钕铁硼磁体磁性能的更高要求提供了可能的解决方案。由于烧结钕铁硼温度稳定性较差，工作温度通常低于150℃，限制了在这些领域的应用。通过晶界扩散技术制备的高性能磁体，有望突破这一限制。
研究结果还表明，通过优化晶界扩散工艺，不仅可以提高磁体的磁性能，还能增强其力学性能和耐腐蚀性。这对于扩大钕铁硼磁体在苛刻环境下的应用具有重要意义。
2025年12月3日，www.188betkr.com 将在浙江·宁波举办“2025高端钕铁硼永磁材料制备与应用技术大会”。届时，我们邀请到安徽大学汤进教授出席本次大会并作题为《钕铁硼磁体原位晶界扩散研究》的报告，汤进教授将为您介绍利用透射电镜原位加热技术，成功实现了钕铁硼晶界扩散动态机制的原位研究，为高性能钕铁硼永磁材料的设计与制备提供了重要的理论依据和实践指导。
个人简介：
汤进，教授、博士生导师、安徽大学先进晶体材料研究中心副主任、教育部U40、优青，本科毕业于电子科技大学，博士毕业于中国科学院物理研究所，长期从事磁性功能材料与器件研究。以第一或通讯作者身份发表学术论文多篇：含Nature Nanotechnology、Nature Communications (3篇)、National Science Review、Science Bulletin、Advanced Materials (3篇)、Advanced Functional Materials (3篇)、Advanced Science和Acta Materialia (2篇)等。主持教育部U40、基金委优青、国家重点研发计划课题、基金委面上、基金委青年、基金委联合基金集成项目子任务、国家重点研发计划课题子任务、安徽省自然优青、安徽省高校优青等项目。
参考来源：
汤进，等：通过TbF3晶界扩散提高高剩磁Nd-Fe-B磁体的矫顽力和热稳定性
安徽大学
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