www.188betkr.com 讯2025年12月3日，由www.188betkr.com 主办的“2025高端钕铁硼永磁材料制备与应用技术大会”在浙江宁波成功举办。在本次大会现场，我们邀请到杭州电子科技大学副研究员刘孝莲做客“对话”栏目，就高端钕铁硼永磁材料的制备与应用进行了访谈交流。
www.188betkr.com ：刘老师您好，请问传统晶界扩散技术在钕铁硼磁体应用中，最突出的痛点是什么？
刘老师：传统的晶界扩散工艺技术主要是采用表面改性的技术，它试图从表面向内部“修补”磁体，它最重要的痛点源于扩散物理本质，即扩散的深度、均匀性和效率存在不可调和的矛盾。
对于扩散深度与均匀性矛盾：重稀土（Dy/Tb）扩散深度有限，通常仅在表层形成有效强化层，导致磁体内部存在显著的矫顽力梯度，整体性能由最薄弱的中心区域决定，限制了其在厚大磁体上的应用。
扩散效率与性能矛盾：为追求深度需极长的热处理时间（20-30小时），导致能耗高、产能低，且长时间高温过程易引发表层晶粒异常长大，反而破坏磁体微观结构和性能。
成本与效果矛盾：工艺可控性差，重稀土利用效率低（通常＜60%），大量昂贵资源被浪费在表层区域，不仅推高成本，还可能损害剩磁与磁能积，陷入“为提高矫顽力而牺牲综合性能”的困境。
www.188betkr.com ：实际应用中，晶界扩散面临的“扩散深度不足、效率低、表层晶粒异常长大、重稀土壳层不均匀”等问题，具体会对磁体性能产生哪些影响？
刘老师：对磁体性能影响包含多个方面，具体如下：
扩散深度不足：重稀土（Dy/Tb）难以深入磁体内部，仅能在表层形成有效的“核-壳”强化结构，随深度增加壳层逐渐稀薄甚至消失，导致磁体由表及里呈现显著的矫顽力梯度。心部区域性能接近未扩散基体，整体矫顽力受最薄弱的心部制约，因此实际提升幅度远低于理论预期。
重稀土利用效率低：工艺中大部分重稀土未进入有效强化位置，造成资源浪费与成本上升。无效的重稀土不仅未能提升矫顽力，还会损害剩磁、恶化晶界结构，甚至引入新的薄弱点。为提高性能往往需增加重稀土用量或延长工艺时间，进而加剧晶粒异常长大与晶界相恶化，形成一种“低效-加量-更差”的恶性循环。
晶粒异常长大：扩散过程中因局部温度过高或时间过长，易引发表层少数晶粒迅速吞噬周围小晶粒，形成异常粗大晶粒。这些异常晶粒内部难以形成完整的高各向异性场壳层，成为磁体内的反磁化核起源，在较低反向场下即发生反磁化并迅速扩展，显著降低整体矫顽力。
重稀土壳层不均匀：壳层不均匀的晶粒在复杂工作环境下（高温、交变磁场）会成为“反磁化核”的优先起源地。在反向磁场作用下，这些薄弱点会率先发生不可逆的局部退磁。从宏观上直接导致产品性能不稳定、可靠性下降，是制约晶界扩散技术走向高端化、规模化应用的关键瓶颈之一。
www.188betkr.com ：相较于传统技术，通过熔炼添加高熔点Zr、晶界添加稀土氧化物以及采用多元素协同扩散技术在“提升矫顽力”和“降低重稀土用量”两方面分别取得了怎样的具体成效？
刘老师：在提升矫顽力方面，熔炼添加0.5 wt.%的Zr有效抑制了扩散过程中的异常晶粒长大，使磁体在相同重稀土扩散量下获得更高的矫顽力；晶界添加高熔点氧化物优化了晶界结构，拓宽了扩散通道，在相同Tb扩散条件下将矫顽力额外提升约2kOe；而多元素协同扩散技术通过元素间协同作用，仅添加0.4 wt.%的Tb便实现了矫顽力大幅提升11.5kOe。此外多元素协同扩散也有利于磁体电阻率、耐腐蚀性能与矫顽力协同提升。
在降低重稀土用量方面，多元素协同扩散技术显著提高了重稀土利用效率，并成功开发出4个牌号的低重稀土扩散源，其成本最高可降低80%，同时实现了矫顽力的跨越式提升。这些技术不仅提升了磁体性能，也大幅降低了材料成本与资源依赖。
www.188betkr.com ：课题组在“重稀土高效利用”方面的突破，对当前依赖重稀土的钕铁硼磁体产业有哪些实际意义？
刘老师：通过将扩散源从纯金属创新为多元素合金体系，我们将重稀土利用效率从不足30%提升至80%以上，使得生产同等性能磁体的重稀土用量可减少30%-50%，直接大幅降低成本。同时，多元素协同扩散技术为采用廉价丰度更高的镧、铈等元素进行部分替代提供了可能，进一步优化成本结构。
工艺上，低熔点多元素合金扩散大幅缩短了热处理周期，显著提升了设备利用率和产能。在性能层面，新技术有效打破了矫顽力与剩磁的传统权衡，在同等重稀土用量下可实现更高矫顽力，或显著减少剩磁损失，从而提升最大磁能积。特别是多元素协同扩散技术，在一定程度上解决了深层扩散难题，有助于将高性能磁体的应用拓展至大功率风电、重型工业电机等更厚尺寸领域。
www.188betkr.com ：您未来研究主要聚焦在哪些方面？可否跟我们简单分享一下？
刘老师：针对日益增长的富Ce磁体的产量，开发出高性能富Ce磁体也成为了一个重要研究方向。然而，针对目前富Ce磁体中晶界相的高熔点限制了重稀土的扩散效率这一问题，未来我主要研究如何通过多元素协同扩散技术降低晶界相熔点，进而提升其性能。
针对重稀土永磁出口管控政策的出台，迫使企业对我们提出了开发高性能无重稀土永磁材料，通过低B高Ga方法开发出无重稀土48SH甚至是50SH等牌号磁体；开发出适合低B高Ga磁体的无重稀土扩散源，进一步将无重稀土磁体的矫顽力提升至48SHT或者50SHT牌号，这是企业对我们提出的要求，也是我们未来想要研究的方向。
www.188betkr.com ：采访到此结束，感谢刘老师接受我们的采访。
刘老师：好，谢谢大家。
