钢铁研究总院郭朝晖团队研究成果：高Ce热变形Re₂Fe₁₄B磁体的微观结构与磁性
引言
引言
随着人工智能、机器人、无人机等新兴产业发展，对稀土永磁材料需求不断扩大导致Nd、Pr等稀土元素被大量消耗，但储量丰富且低价的稀土资源Ce却大量积压，导致了稀土资源的不均衡利用。因此合理使用Ce资源不仅有利于平衡稀土资源降低生产成本。还可弥补铁氧体材料与钕铁硼永磁体之间的磁性能缺失。烧结高铈磁体领域通常需要重稀土元素来进行晶界扩散以改善高铈磁体的矫顽力，成本增加的同时，工艺更加繁杂。
一、研究背景
当前高Ce含量磁体的核心痛点是Ce含量过高时会生成CeFe₂相，该相主要分布在主相晶粒之间以及三叉晶界区域，会降低主相占比，在热变形过程中大量消耗液相，阻碍磁体变形，稀释磁体性能。为了降低REFe₂相的负面影响，现有研究多通过引入Si、Ti、Ga等微量元素，或是添加Nd、La等其他稀土元素进行成分改性，以此抑制REFe2相的生成，已有相关研究证实掺杂Ga可以改善热变形磁体的晶界润湿性，促进富Ce晶界相形成，抑制CeFe₂相产生，添加Co元素也可以让Ce取代Nd-Fe-B热变形磁体在提升矫顽力的同时保持较高剩磁。
文章基于钢铁研究总院郭朝晖团队研究成果及国家科技重大专项支持。通过添加合金化元素，设计不同Ce含量，控制热变形中的压力来探究高铈磁体热变形过程中的性能及组织结构转变，为提升高丰度热变形稀土永磁体性能提供新思路。
二、创新亮点
（1）体系设计创新
针对性选用添加Co、Ga合金化元素的成分配比体系，在改善晶界润湿性、保障高铈磁体基础矫顽力表现的同时，还可让磁体在Ce占比提升过程中仍维持较高剩磁水平，突破了过往高铈热变形磁体磁性能随Ce占比升高断崖式下跌的常规瓶颈。
（2）机制研究突破
首次通过定量控制的对照实验，精准剥离了热变形过程中温度、压力两个核心工艺参数对CeFe₂相生成的独立作用机制，修正了此前行业普遍认为高温是CeFe₂相大量生成主因的认知偏差，明确了施压诱导晶界滑移产生位错、进而提供大量CeFe₂形核位点的核心驱动逻辑。
（3）实验方法精细化
通过真空电弧炉精准配分不同Ce含量的合金铸锭，搭配筛取200～350 μm窄粒径区间的快淬粉末，消除了原料粒径不均对磁体热变形效果的干扰，再结合多维度表征手段，从快淬带矫顽力机制演变到热变形磁体微观组织相变形成完整的定量分析链条，为高丰度热变形稀土永磁体的工艺优化提供了可直接复用的全新研究路径。
三、图文展示
图1 快淬带的磁性:（a）退磁曲线；（b）初始磁化曲线；（c）初始磁化曲线一阶导数曲线
Fig.1 Magnetic properties of melt-spun ribbons: (a) Demagnetization curves; (b) Initial magnetization curves; (c) The first derivative curves of the initial magnetization curves
图2 快淬带XRD衍射图谱
Fig.2 XRD patterns of melt-spun ribbons
图3 热变形磁体退磁曲线
Fig.3 Demagnetization curves of hot-deformed magnets
图5 低倍热变形磁体SEM图:（a）Ce40；(b)Ce50；（c）Ce60；（d）Ce90
Fig.5 SEM images of low-magnification hot-deformed magnet:(a) Ce40; (b) Ce50; (c) Ce60; (d) Ce90
图7 不同处理状态下X射线衍射图谱
Fig.7 XRD patterns under different treatment conditions
四、结论
（1）快淬带性能随Ce占比上升逐步下降：Ce40快淬带矫顽力最优达1 236.19 kA/m，Ce0-Ce60区间内矫顽力由形核、钉扎机制共同主导，Ce占比升至90时矫顽力降至390.04 kA/m，完全转为形核机制主导。
（2）热变形磁体性能随Ce含量提升持续弱化：Ce40热变形磁体性能最佳，微观结构为细晶粒区与粗晶粒区相间分布；Ce占比越高粗晶区占比越高、磁体取向度越差，Ce90磁体几乎无明显变形区域，晶粒间大量存在的CeFe2相直接阻碍磁体变形取向，造成性能严重恶化。
（3）明确CeFe₂相生成核心条件：仅高温不施压不会明显促进CeFe₂相形成，只有在热变形温度下施加压力时，才会通过晶界滑移产生大量位错作为形核位点，大量消耗富稀土液相，促使CeFe₂相大量团聚生成，导致晶粒直接接触，弱化磁体矫顽力。
引用本文
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文章发表于《功能材料》2026年第57卷第6期，欢迎引用本文：
陈富涛,王俊明,刘瑞金,等.高Ce热变形RE₂Fe₁₄B磁体的微观结构与磁性[J].功能材料,2026,57(6):173-177.
CHEN F T,WANG J M,LIU R J,et al.Microstructure and magnetic properties of high Ce hot-deformed RE2Fe14B magnets[J].Journal of functional materials,2026,57(6):173-177.
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