本网讯（物理与光电工程学院）近日，物理与光电工程学院汤进教授团队在高性能烧结钕铁硼（Nd-Fe-B）永磁材料的微观结构调控与磁性能优化方面取得进展，通过对磁体微观结构的精准调控，成功实现了磁体综合性能的显著提升。研究成果以：“Enhancing Coercivity and Thermal Stability in High Remanence Nd-Fe-B Magnets via TbF3 Grain Boundary Diffusion” (DOI: 10.1016/j.actamat.2025.12117)为题，发表于《Acta Materialia》期刊。
烧结钕铁硼永磁体因其极高的磁能积和广泛的应用前景，被誉为“磁王”，在推动技术进步和促进工业升级方面发挥了关键作用。剩磁和矫顽力是评估永磁体性能特征的两大核心指标，长期以来存在明显的制约关系：如何在保持高剩磁的基础上显著提高矫顽力，已成为当前烧结钕铁硼磁体迈向更高性能的关键瓶颈与重大挑战。
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%。然而，具有高剩磁的烧结钕铁硼磁体具有相对较大的晶粒和稀缺的晶界相，磁体矫顽力不足，仅有（9.92 kOe）。低矫顽力使得磁体的使用场景有限。由于Tb2Fe14B的各项异性高于Nd2Fe14B，研究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，实现了高剩磁与高矫顽力的协同优化。
实验表明，优化后的磁体在保持高剩磁14.61 kGs的同时，矫顽力提升至18.25 kOe，最大磁能积 51.78 MGOe。特别值得关注的是，该磁体在150 ℃高温环境下仍能保持5.3 kOe的矫顽力，表现出卓越的热稳定性。透射电镜与能量色散X射线谱分析证实了Tb元素在晶界区域的非均匀富集与扩散路径的精确控制。微磁学模拟进一步揭示了梯度壳层结构对磁畴翻转过程的形核机制。
该论文第一作者为安徽大学物理与光电工程学院李仕林博士生，通讯作者为汤进教授、强磁场科学中心彭友红博士和北京工业大学吴琼副教授，其他主要合作者包括合肥师范学院吴耀东高级实验师、强磁场科学中心杜海峰研究员和北京工业大学岳明教授等。研究工作受到了科技部、基金委、中国科学院、中国博士后科学基金和安徽省等项目的支持。
图1. (a)本研究工作中烧结钕铁硼基磁体和晶界扩散后磁体的退磁曲线，(b) 本研究与现有其它工作的矫顽力提升幅度及剩磁变化的横向对比。