硼含量调控对添加Dy和Ga的烧结Nd-Fe-B磁体磁性能与耐腐蚀性的协同优化机制

为解决高Dy含量导致的成本与磁性能矛盾问题，研究人员通过调控B含量（0.88-0.94 wt.%）优化含1.8 wt.% Dy和0.5 wt.% Ga的烧结Nd-Fe-B磁体。结果表明，0.92 wt.% B时磁体获得峰值矫顽力Hcj =22.19 kOe，同时RE6 Fe13 Ga相与主相晶格失配降低，且耐腐蚀性随B含量增加持续提升。该研究为低成本高性能磁体设计提供了新思路。

　　

在风力发电、磁悬浮列车等领域，烧结钕铁硼（Nd-Fe-B）磁体因其超高磁能积被称为"磁王"。但现有技术面临两大痛点：一是为提升矫顽力需添加5 wt.%以上昂贵镝（Dy），导致成本激增；二是海洋环境中磁体易腐蚀失效。更棘手的是，Dy的添加会引发反铁磁耦合，降低剩磁B_r
。如何通过成分设计打破这种"性能跷跷板"，成为行业卡脖子难题。

福建某研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表的研究给出了创新解决方案。他们另辟蹊径，在仅添加1.8 wt.% Dy和0.5 wt.% Ga的基础上，通过精准调控廉价硼（B）元素含量（0.88-0.94 wt.%），实现了磁性能与耐腐蚀性的协同提升。这项研究揭示了B含量对晶界相（GBP）微观结构的"双向调控"机制：既影响Fe元素偏析，又改变稀土氧化物相的晶格匹配度。

关键技术方法包括：采用氢破碎（HDDR）和气流磨制备~4 μm合金粉末，2.5 T磁场取向成型，15 MPa冷等静压及1080℃烧结；通过振动样品磁强计（VSM）测试磁性能，电化学工作站分析3.5 wt.% NaCl溶液中的腐蚀行为，结合SEM/TEM-EDS进行微观结构表征。

【磁性能】
当B含量达0.92 wt.%时，磁体呈现"三高"特性：矫顽力H_cj
达22.19 kOe，剩磁B_r
为13.43 kGs，最大磁能积(BH)_max
达43.83 MGOe。TEM分析发现此时晶界相呈现"三最"特征：宽度最大（~8.2 nm）、Fe含量最低（<15 at.%）、RE₆
Fe₁₃
Ga相与主相晶格失配最小。这种结构能有效阻断晶间退磁耦合，抑制反向磁畴成核。

【耐腐蚀性】
电化学测试显示，B含量增至0.94 wt.%时，腐蚀电流密度降低40%，电荷转移电阻提升3倍。开尔文探针力显微镜（KPFM）证实，高B含量促使晶界形成连续分布的RE₂
O₃
钝化膜，且Fe₂
B相减少降低了电偶腐蚀风险。

【讨论与结论】
该研究突破传统"以Dy换性能"的思路，创建了"B含量-晶界相结构-性能"的定量关系模型。特别值得注意的是，0.92 wt.% B磁体的矫顽力已达到含3-5 wt.% Dy商用磁体水平，而耐腐蚀性媲美含6-7 wt.% Dy磁体。这种"降Dy不降性能"的策略，为风电用大尺寸磁体降低成本提供了新范式。微观机制上，首次发现Ia3(-)-RE₂
O₃
相与主相的特定晶面匹配关系（(004)_MP
∥(440)_GBP
），这种"晶面共格效应"可减少界面缺陷，提升畴壁钉扎能力。研究结果对发展"低成本、高环境适应性"稀土永磁材料具有重要指导意义。