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烧结Nd-Fe-B磁体以其优异的磁性能广泛应用在现代社会的方方面面,成为人们生活中不可或缺的基础材料。随着现代科学技术和信息产业的不断发展,对烧结Nd-Fe-B磁体的磁性能提出了更高的要求。同时,如何实现稀土资源的平衡利用也是现下的研究热点之一。添加重稀土元素虽是提高烧结Nd-Fe-B磁体矫顽力的有效方法,但会增加磁体成本且会加快消耗更为稀缺的重稀土元素,因此开发出不含重稀土的高性能烧结Nd-Fe-B磁体以及能将轻稀土元素引入同时兼顾磁性能的烧结Nd-Ce-Fe-B磁体具有重要意义。本文采用晶界扩散工艺对烧结Nd-Fe-B磁体进行成分为Pr81.5Ga19.5(PG)、Pr81.5Ga14.5Cu5(PGC5)(at.%)的无重稀土合金晶界扩散,又使用相同成分的扩散源合金尝试了对含Ce量为26 wt.%的多主相烧结Nd-Ce-Fe-B磁体进行晶界扩散。依据扩散效果调整热处理工艺,研究了晶界扩散无重稀土合金对烧结Nd-Fe-B磁体和多主相烧结Nd-Ce-Fe-B磁体显微组织、磁性能和耐腐蚀性能的影响,分析了矫顽力提高的机制以及耐蚀性提高的原因。首先,对烧结Nd-Fe-B磁体晶界扩散PG和PGC5合金,在热处理工艺为800°C-4 h+450/550°C-2 h下,烧结Nd-Fe-B磁体的矫顽力由原始的1090 k A/m分别提高到1494和1505 k A/m,PG扩散磁体剩磁由1.26 T降低到1.15 T,PGC5扩散磁体剩磁无变化。在300~400 K的温度区间,矫顽力温度系数(β)从原始的-0.660%/K提高到PG扩散磁体的-0.638%/K,剩磁温度系数(α)从-0.113%/K变化为-0.115%/K,略有降低。显微组织观察表明这两种扩散磁体的近表面和中心区域均形成了连续晶界,但PG扩散磁体近表面的连续晶界形貌比PGC5扩散磁体更连续宽泛。元素面分布和线扫描结果表明Pr原子明显取代主相晶粒边缘的Nd原子形成富Pr壳层;由于退火温度不同,Ga在这两种扩散磁体连续晶界上的分布不完全一致,PG扩散磁体中Ga不仅存在于晶界,还进入了主相晶粒边缘发生取代,导致剩磁有所降低;PGC5扩散磁体中Ga和Cu分布于晶界,改善晶界润湿性,形成非铁磁性晶界相。大量连续晶界和富Pr壳层的形成是PG扩散磁体矫顽力增强的主要原因;非铁磁性晶界相和富Pr壳层的形成是PGC5扩散磁体矫顽力增强的主要原因。Ga和Cu在晶界处的分布提高晶界相的电极电位,从而提高烧结磁体的耐腐蚀性能。其次,对含Ce量26 wt.%的多主相烧结Nd-Ce-Fe-B磁体晶界扩散PG和PGC5合金。在热处理工艺为800°C-5 h+450°C-3 h下,多主相磁体的矫顽力由原始的928 k A/m分别提高到了1036 k A/m和1171 k A/m,剩磁无明显变化。在300~400 K的温度区间,磁体的矫顽力温度系数(β)从原始的-0.666%/K提高到PGC5扩散磁体的-0.632%/K,剩磁温度系数(α)则从-0.136%/K变为-0.144%/K。显微组织观察发现在上述扩散磁体中均存在两种不同衬度的连续晶界,经线扫描和定量分析结果表明这两种不同衬度的连续晶界分别来自REFe2相和富Nd相。Ga在各个晶界相呈非均匀分布,大部分的Ga与大量Pr原子结合形成Fe含量比较低的非铁磁性相;分布于REFe2相的Ga原子占据该相中一部分Fe原子的位置,降低了其熔点并提高了润湿性由此形成灰色衬度的连续晶界;分布在富Nd相的Ga降低了富Nd相的熔点而且增强润湿性,形成亮衬度的连续晶界。Cu原子进一步降低富Nd相的熔点,但几乎不进入REFe2相。相比Cu在晶界相的均匀分布,Ga的非均匀分布使得晶界相各自具有不同的润湿能力导致不能在每个主相晶粒周围形成均匀的连续晶界,因此矫顽力增强效果不显著。另外,热处理促使原始磁体主相晶粒中的Ce元素均匀化,破坏长程静磁相互作用,弱化了矫顽力增强效应。分布在晶界处的Ga和Cu提高了晶界相的电极电位,对多主相磁体的耐腐蚀性能有利。