上海大学杜娟教授研究稀土磁性材料已有 10 年之久。她把科研中的困难，比作是前行路上的大雾。但唯有坚持，才有希望迎来云开雾散。
图 | 杜娟（来源：杜娟）
前不久，她和团队的一篇新论文发表在 Journal of Materials Science & Technology（IF 10.3）上。研究中，他们造出一种新型纳米晶稀土永磁材料，它基于 SmCo/FeCo 多硬相的软硬纳米复合稀土，其磁能积是各向同性 SmCo5 的三倍之多。
他们基于钐钴永磁合金（Sm-Co）硬磁相、以及铁钴合金（FeCo）软磁相的耦合，提高了稀土永磁体的磁能积，解决了软硬磁相的晶粒尺寸调控、以及软硬磁相的均匀分布以及相含量的问题。
相关论文的题目为《奔向超强磁体的具有高软相含量和高磁能积的各向同性纳米复合粉末》（High magnetic energy product in isotropic nanocomposite powders with high percent of soft phase towards ultrastrong magnets）。全伟、马龙飞、樊金奎是共同一作，杜娟教授和同校的郑强教授担任共同通讯作者 [1]。
图 | 相关论文（来源：Journal of Materials Science & Technology）
新型永磁材料：可被广泛用于高速电机等领域
永磁材料，是一类经过充磁以后能对外提供永久磁场的材料。其中，稀土永磁具有优良的永磁性能，已被广泛用于航空航天、计算机、石油开采、交通、机械、医疗、通讯、国防等高科技领域。
剩余磁化强度（即剩磁，符号为 Br），是衡量永磁体磁场大小的重要参数之一；内禀矫顽力（intrinsic coercivity，Hcj），则是磁体抵抗热退磁能力大小的重要指标。
对于稀土永磁材料的性能来说，高 Br 和高 Hcj 是其向前发展的主要方向；从实用角度来说，低成本、高性能则是其必须实现的目标。
五钴化钐（SmCo5）合金，具备较高的磁晶各向异性场、以及较高的居里温度，故其拥有较高的温度稳定性，因而在高温领域、高速电机等领域展现出独特的优势。
然而，SmCo5 合金的剩磁较低，磁能积只有钕铁硼（NdFeB）的一半。一直以来，提高 SmCo5 磁体的剩磁和磁能积，始终是稀土永磁领域的重要课题。
经过几十年的发展，单相 SmCo5 磁体的剩磁和磁能积已经接近理论值，因此亟需发展可以进一步提高其性能的新方法。
简单来说，凭借软硬磁性相在纳米尺寸上的复合能力，再综合硬磁相的高矫顽力、以及软磁相的高剩磁，就能大幅提高永磁材料的磁能积。
为了获得较高的磁能积，目前人们普遍使用磁各向异性的钐钴磁体。由于晶体的各向异性，裂纹一旦产生之后就更容易被扩展，从而导致磁体报废。
作为一种化合物，它本身比较硬脆因此很容易产生裂纹，加工成品率和使役性能都比较差。而磁体韧性的提高、以及机械性能的改善，是解决这一问题的关键。
此前，各向同性 SmCo5 的磁体磁能积，往往只有十几 MGOe（磁能积的单位），仅为各向异性磁体的一半。
而该团队研发的各向同性 SmCo/FeCo 复合磁体，其磁能积可以达到 25MGOe 以上的水平，并且铁含量也相对更高，因此可以提高磁体的韧性和加工性能，进而降低材料的制备成本。
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