安徽大学教授王守国团队联合北京工业大学及稀土永磁材料全国重点实验室研究人员,首次揭示了影响重稀土扩散效率的两大关键微观机制。12月18日,相关研究成果发表于《先进功能材料》。
稀土永磁材料作为稀土资源最主要的功能应用载体,已成为支撑新能源汽车、高端装备制造、电子信息、节能环保等战略性新兴产业发展不可或缺的核心材料。当前我国稀土资源领域面临高丰度元素(如镧、铈)大量积压与战略重稀土(如镝、铽)利用效率低的双重结构性挑战,推动稀土资源实现均衡化、高附加值利用,已成为贯彻国家新材料发展战略、保障产业链、供应链自主可控的重要任务。
王守国研究团队始终以国家重大需求为牵引,坚持理论指导设计、应用带动研发的科研路径,在磁性材料领域取得了一系列重要进展。近期,他们聚焦高丰度稀土永磁材料晶界扩散技术和微观机理,首次揭示了影响重稀土扩散效率的两大关键机制:一是主相晶粒化学异质性诱导的重稀土元素选择性扩散行为;二是晶间区域锆-硼化合物和稀土-铁化合物相对重稀土元素扩散产生的阻碍效应。
王守国介绍,通俗来说,主相晶粒之间化学成分的不均匀性,会导致重稀土原子“有选择地”渗入不同区域,就好比不同土壤的吸水能力存在差异,直接影响重稀土原子分布的均匀性。而晶界处存在的锆-硼化合物与稀土-铁化合物等杂相,则会像“路障”一样,显著阻碍重稀土原子沿着晶界通道的快速扩散。上述两方面因素均对重稀土的扩散过程产生不利影响,从而制约了高丰度稀土晶界扩散磁体矫顽力的提升。
该发现为深入理解并设计高丰度稀土磁体的微观结构,提升重稀土元素利用效率,突破晶界扩散磁体的性能瓶颈提供了重要的理论依据与材料设计新思路。此外,团队近期的一项工作“一种高铈含量烧结磁体及其制备方法”已获得国家发明专利授权。
相关论文信息:https://doi.org/10.1002/adfm.202517520
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