《physica status solidi (a)– applications and materials science》：Laser Powder Bed Fusion Additive Manufacturing of Textured (CoCuFeZr)17Sm2-Magnets on Anisotropic Substrates
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本文推荐研究采用激光粉末床熔融（PBF-LB）增材制造技术，在各向异性烧结磁体基底上成功制备了(CoCuFeZr)17Sm2磁体。研究表明，与各向同性钢基板相比，使用各向异性基底可显著提升制造过程中磁体的织构度，使晶粒的<0001>晶向更佳沿激光扫描方向排列。经特定退火处理后，各向异性基底样品的取向度cos?θ达0.890，剩磁Jr提升20%，最大磁能积(BH)max提高约50%，达到150.7?kJ·m?3，约为传统各向异性烧结磁体的70%。该工作为高性能复杂形状永磁体的数字化制造提供了新思路。
激光粉末床熔融增材制造技术在各向异性基底上制备织构化(CoCuFeZr)17Sm2磁体
引言
增材制造技术如激光粉末床熔融（PBF-LB）为复杂几何形状和功能集成组件的制造提供了全新可能。永磁体作为电气设备和传感器中的关键材料，其传统制备工艺（如烧结和粘结成型）在几何自由度与磁性能间存在矛盾。烧结磁体虽具备高磁能积（BH）max，但形状受限；粘结磁体虽成型灵活，却因聚合物填充和颗粒各向同性导致性能下降。磁各向异性是永磁体性能的核心指标，通过晶粒易磁化轴（如<0001>晶向）的定向排列，可显著提升剩磁Jr与磁能积。织构度Jr/Js从各向同性的0.5至完美取向的1.0，直接决定磁体性能。
当前永磁体的PBF-LB研究多集中于工艺可行性与合金开发，但多数高矫顽力FeNdB基磁体仍呈现各向同性。近年来，(CoCuFeZr)17Sm2合金通过三阶退火（均匀化、等温时效与缓冷）在PBF-LB中首次实现高矫顽力与各向异性结合，其易磁化轴在构建平面内呈现优选取向。为进一步提升织构，本研究创新性地采用各向异性烧结磁体作为基底，利用其晶格取向引导熔池内定向凝固，从而增强制造磁体的织构与磁性能。
微观结构与晶体学取向
通过电子背散射衍射（EBSD）分析，对比各向同性钢基板（i-BP）与各向异性基底（a-BP）样品的显微结构。在沉积态下，a-BP样品的反极图与极图均显示<0001>晶向沿激光扫描方向（图像法向）的取向集中度更高。晶体取向图进一步量化显示：a-BP样品中晶粒偏离参考方向（扫描方向）的角度低于15°的面积占比达36.9%，较i-BP的21.4%提高超70%；偏离30°以内的面积占比分别为82.5%与55.0%，表明各向异性基底显著提升了晶粒定向一致性。
经退火处理后，样品晶界趋于平滑，但织构特征得以保留。a-BP退火样品的<0001>取向分布更为集中，偏离15°以内的面积占比达36.5%，较i-BP退火样品（20.1%）提升超过80%。取向分布曲线的中位偏离角（d50）在a-BP样品中为19.1°，远低于i-BP样品的27.6°。计算所得平均取向度cos?θ在各向异性基底样品中达0.890，而各向同性基底样品为0.807，证明各向异性基底在沉积与退火阶段均能有效维持高织构度。
磁性能
室温磁滞回线测量显示，a-BP退火样品具备优异的磁性能：矫顽力μ0Hc为2.46?T，剩磁Jr达0.92?T，织构度Jr/Js为0.78；而i-BP退火样品对应值分别为2.76?T、0.76?T和0.65。各向异性基底使剩磁与织构度提升约20%，最大磁能积（BH）max从103.0?kJ·m?3增至150.7?kJ·m?3，增幅近50%。这一数值已达传统各向异性烧结磁体（约220?kJ·m?3）的70%，凸显该技术在高性能磁体直接成形方面的潜力。
结论
本研究证实了各向异性基底在PBF-LB制备(CoCuFeZr)17Sm2磁体中对织构与磁性能的积极影响。通过基底晶格取向与熔池温度梯度的协同作用，实现了<0001>晶向沿扫描方向的优选排列，显著提升剩磁与磁能积。未来工作将聚焦于工艺稳定性优化、高层构建中的织构维持以及退火工艺的进一步调控，推动增材制造永磁体 towards 实际应用。
实验方法
研究采用成分为Co60.7-Cu6.1-Fe19.0-Zr1.9-Sm12.3的粉末，通过自定义PBF-LB系统在氩气氛围下制备6?mm×6?mm×3?mm长方体样品。各向异性基底由商用烧结磁体切割并粘结至钢板上，其易磁化轴沿扫描方向对齐。工艺参数经能密度公式Ev=PL/(vs×h×Lt)校准，确保熔池形态可比。样品经切割、抛光后开展EBSD与振动样品磁强计（VSM）测试，磁性能经退磁因子校正，饱和极化Js由趋近饱和法确定。
