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永磁材料,包括钕铁硼（Nd-Fe-B）、钐-钴（Sm-Co）、硬磁铁氧体和Alnico合金,在提高发电机、调节器、转换器、运输、医疗器械、磁记录介质等的效率中发挥着重要作用。稀土（RE）基永磁体（Nd-Fe-B和Sm-Co）的磁性能明显优于非稀土永磁体（硬磁铁氧体和Alnico合金）,然而过量使用基于稀土的永磁体导致稀土资源的枯竭,并导致诸如气候变化等不利后果。另外,稀土基永磁体的需求旺盛,关键稀土元素钕（Nd）、镨（Pr）、镝（Dy）和铽（Tb）的价格波动很大,也给相关行业带来巨大压力,因此有必要开发用于各种应用并且消耗较少RE或不消耗RE资源的永磁材料。Alnico合金是非RE永磁体,成分包含Al、Ni、Co和Fe,以及少量的Cu和Ti等,该合金因为具有高的居里温度和温度稳定性而具有巨大的潜力,可替代450 K以上高温应用中的Nd基永磁体。本文研究无稀土和稀土永磁材料,学术、技术价值与经济优势明显。论文内容包括采用铸造、热处理、快速凝固和放电等离子体烧结（SPS）等多种方法制备Alnico合金、RE-Fe-B合金及其纳米复合磁体,建立所研究合金的制造和热处理条件、微观结构的演变和磁性能之间的关系,并详细系统探讨了元素合金化和冶金行为、微观组织演变、磁硬化和矫顽力的机理。首先在第1章中介绍了磁性和永磁体的基本原理,对永磁体中存在的问题和发展趋势进行了详细描述和讨论;其次在第2章中介绍了实验技术和方法。在第一部分主要研究内容中（第3章和第4章）,制备并系统研究了Alnico合金（Alnico铸锭和纳米晶条带）。第3章中,制备并采用不同的热处理条件研究了Alnico铸锭的调幅分解过程,结果发现,在指定的成分下,磁场下的高温（835℃）处理是最有效的手段,通过热磁处理5-10分钟,然后在650℃和540℃进行两次低温回火,可以获得最佳的磁性能。内禀矫顽力(Hcj)值有明显改善,这表明尽管没有观察到明显的结构变化,回火过程中发生了小规模的上坡扩散。磁场中的连续冷却将导致中等的磁性能,而在没有磁场的情况下,各向同性合金的磁性能要比在磁场下处理的各向异性磁体的更低。为了获得精细的调幅纳米结构,在优化处理条件后将Ta元素添加到合金中,Ta细化了铁磁棒状结构的尺寸,提高了Alnico合金的磁性能和居里温度。减少富Fe-Co的α1相的尺寸被认为是改善Alnico合金磁性能的最佳途径。在第3章研究Alnico铸锭的过程中,发现通过常规加工方法无法将α1相的尺寸减小到一定限度以下。第4章,设计简化的热处理来制造Alnico合金条带,通过调整热处理条件,获得了嵌入弱磁性基体中的非常窄的（5 nm）和长的（100 nm）α1棒,其长宽比为20,是在铸锭中长宽比的两倍。通过研究条带从环境温度以下（10 K）到Alnico合金条带的工作温度（800 K）的温度稳定性,发现Alnico条带像合金铸造一样,具有前所未有的温度稳定性。在第二部分主要研究内容中（第5章）,研究了添加不同元素Nd-Fe-B和Ce-Fe-B合金的微观结构演变和磁性能。首先研究了难熔元素Ta对Nd-Fe-B合金的磁性能、相变温度和显微组织的影响,Ta在这些合金中表现出较好的晶粒细化特性,这在复合磁体的制备中得到进一步的利用。其次研究了Alnico合金中元素对Nd-Fe-B和Ce-Fe-B合金的微观结构、磁性能、热稳定性、相变温度和晶间交换相互作用的协同影响,研究了各种元素的分布规律,通过色差校正扫描透射电子显微镜观察发现RE-Fe-B条带中的细晶界相是铁磁性的,因此它不能使RE-Fe-B纳米颗粒解耦。Alnico合金具有高的居里温度和高温稳定性,但其固有矫顽力低和磁能密度低;而RE-Fe-B合金具有高的固有矫顽力、高的磁能密度,但是居里温度低和温稳定性差。如果可以将这两种合金按一定比例组合在一起以制成综合性能优异的复合磁体,将具有重大的技术和经济意义。在第三部分主要研究内容中（第6章）,通过熔融纺丝和放电等离子体烧结（SPS）技术制造了纳米晶复合磁体。经过优化组成和工艺条件,制备了Nd-Fe-B/Alnico磁性纳米复合合金,获得了以2:14:1相为核,富Alnico相为壳的核-壳结构。在纳米复合磁体中,最大能量密度提高到150 kJ/m3,居里温度显著提高,这归因于除了Co和Ni替代Fe之外,Alnico相已进入硬磁2:14:1主相。在退磁曲线中未观察到扭结,这表明在纳米复合合金的各相之间存在交换相互作用。以Ce-Fe-B和Alnico粉末作为原始材料,利用之前优化的条件制备了SPS磁体,观察到静磁相互作用的合金中共存有两相结构。Alnico合金由α1和α2相构成,而典型的Ce-Fe-B相由Ce2Fe14B相和CeFe2相组成。调整Alnico合金的成分可使复合材料具有较低的处理温度,而两相结构的热处理条件仍需要优化,因为观察到目前优化的SPS工艺条件对于Alnico合金相的调幅分解效果并不显著。最后,第7章对结果进行了总结,并对未来的研究工作进行了展望。