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永磁功能器件是计算机、网络信息、通讯、航空航天、交通、办公自动化等高技术领域的核心器件。随着对器件小型化的要求越来越高，要求材料的磁能积越来越高。纳米复合永磁材料由于其理论预言的优异磁能积和较低的稀土含量而有望成为新一代稀土永磁材料主要发展方向。在对纳米复合永磁材料研究中发现，合金的非晶形成能力对纳米复合永磁材料制备和性能具有至关重要的影响。本论文通过合金成分设计，提高合金的非晶形成能力，降低获得非晶或纳米晶的临界冷却速率。在此基础上，在低冷却速率条件下制备了高性能纳米晶稀土永磁材料，并对获得的纳米晶稀土永磁材料的微观结构、交换耦合作用与磁化行为之间的内在关联性进行了深入研究，以期揭示纳米晶稀土永磁材料的成核机理和磁化机制，为低冷却速率条件下纳米晶稀土永磁材料的制备提供可靠依据。
采用速凝工艺(StripCasting)取代传统的熔体快淬工艺(MeltSpinning)有利于规模化制备纳米复合永磁材料，由于速凝工艺的冷却速率（104～105K/s）远低于快淬（106～107K/s），要求合金具有优良的非晶形成能力，方能获得高性能的纳米复合永磁材料。本文通过添加微量元素Nb和Ga调节不同稀土含量的Nd-Fe-B基合金的非晶形成能力，采用速凝工艺不仅实现了低稀土低温度系数粘结纳米复合磁体的制备，而且获得了高矫顽力纳米复合永磁磁粉，为速凝工艺取代快淬工艺规模化制备高性能纳米双相永磁磁粉提供实验和理论基础。
1)速凝工艺制备低稀土低温度系数的粘结纳米复合磁体研究;本文对低钕Nd-Fe-B合金的非晶形成能力进行了系统研究。研究发现Nd-Fe-B三元合金的非晶形成能力随着Nd元素和B元素含量比值的降低而增强。添加Nb元素后，Nd-Fe-B三元合金的非晶形成能力得到了显著改善，并最终采用速凝工艺制备出最大磁能积达30.25kJ·m-3粘结纳米复合稀土永磁体。与传统粘结钕铁硼磁体相比，其单位磁能成本降低16％，且具备与SmCo磁体相媲美的优异的温度稳定性，具有重要的商业化推广意义。
2)速凝工艺制备高矫顽力纳米复合永磁磁粉研究;本论文在Nd9Fe73B12.6C1.4Ti4合金中引入Ga元素，起到了提高合金非晶形成能力的目的。在5m/s的低铜辊转速下，获得了具有强纳米复合交换耦合作用的速凝片材料，并实现速凝片的矫顽力提高了30％以上，为速凝工艺取代快淬工艺规模化制备高性能纳米复合永磁材料提供了基础。根据Stoner-Wohlfarth模型，结合Nd9Fe73B12.6C1.4Ti4纳米复合稀土永磁材料软硬磁相的分布特点，揭示了其高矫顽力的形成机理;同时对其动态极化曲线研究发现，速凝片的抗腐蚀性能与样品中的非晶含量有关，随着转速的增加和Ga元素的添加，其抗腐蚀性能增强。
在非晶块体晶化直接制备全密度纳米复合稀土永磁体方面，Nd-Fe-B三元合金由于不具备大的非晶形成能力而无法获得大块非晶合金，需要进一步添加微量元素以增强其非晶形成能力。本论文以Nd6Fe72B22合金为基础成分，添加一定量的Mo和Y元素起到了提高合金体系非晶形成能力的目的。在此基础上，通过铜模喷铸法获得了Nd-Fe-B基大块非晶合金，并对其晶化后的纳米复合稀土永磁体的磁化行为进行了具体分析。研究表明，在Nd1Y5Fe68Mo4B22成分中获得了最佳非晶形成能力，其非晶临界尺寸可以达到4mm，是目前Nd-Fe-B合金体系中得到的最大非晶临界尺寸之一;从原子尺寸比和混合焓角度，分析了微量元素增强Nd-Fe-B基合金非晶形成能力的机理，为Nd-Fe-B基合金非晶形成能力的调控提供理论指导。非晶合金棒经晶化退火处理获得了均匀一致由软磁相α-Fe、Fe3B和硬磁相Nd2Fe14B组成的大块纳米晶结构，其磁滞回线呈现单一的铁磁相行为，样品的不可逆磁化场与矫顽力相当，说明软硬磁相在反磁化过程中实现了磁矩的同步反转;通过块体非晶合金的等温结晶动力学分析表明Nd-Fe-B基合金过冷液相区类似奇异拐点的存在有利于其大块纳米晶的形成，为低冷却速率制备块体Nd-Fe-B基纳米复合永磁材料提供理论依据。
最后，对于同一成分不同冷却速率下制备的完全非晶的速凝片和合金棒的晶化行为和晶化后的磁性能进行比较研究发现，晶化后Nd3Y3Fe68Mo4B22速凝片的矫顽力远小于合金棒，研究表明快速凝固过程中冷却速率不同造成的元素偏析影响着软硬磁相的生长、相体积分布及磁体性能。