Nd2Fe14B基磁體自被發現以來，由於其在室溫下具有優異的永磁性能，一直是應用最廣泛的永磁體。為了合理利用稀土資源，有效降低生產成本，用混合稀土（MM）替代釹成為人們關注的焦點。然而，(MM,Nd)-Fe-B 磁體的磁性能由於 MM2Fe14B
較差的固有性能而急劇惡化。與傳統的單一合金法相比，MM2Fe14B與Nd2Fe14B粉末混合的雙合金法在製備高性能稀土永磁體方面具有明顯優勢。兩種粉末的混合燒結可以形成多主相（MMP）磁體的微觀結構，從而大大提高其矯頑力和磁性能。內部晶粒和晶界之間的不同相互作用將使永磁體具有更特殊的矯頑力機制。了解磁化反轉過程至關重要，這對新型永磁材料的開發具有重大影響，並為提高磁體性能提供指導。
來自北京工商大學的學者通過使用反衝環、小磁滯環、一階和二階反轉曲線研究了 (MM,Nd)-Fe-B 磁體中磁化反轉機制的溫度依賴性。結果發現，隨著溫度的升高，磁矩運動主要受長程靜磁相互作用的影響，而不是交換耦合。減弱的耦合相互作用使得較軟和較硬磁相的退磁過程不同步。與矯頑力機制相關的熱活化能壘指數在200 K、300 K和380 K時分別為1.45、1.18和1.0。這表明反向磁疇的成核和膨脹是低溫下控制磁化反轉過程的主要機制。而高溫矯頑力主要由疇壁釘扎機制決定。此外，本研究注意到在 300 K 時兩種矯頑力機制在 MMP 磁體中共存。微磁學也被用於驗證雙合金法燒結的 (MM,Nd)-Fe-B 磁體的矯頑力機制，這對改善高豐度稀土磁體的磁性能具有重要意義。相關文章以「Temperature dependence of magnetization reversal mechanism in misch-metal substituted Nd-Fe-B magnets sintered by dual alloy method」標題發表在Acta Materialia。
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https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.118710
圖1. 在(a) 200 K、(b) 300 K、(c) 380 K 處獲得MM30 在不同外加磁場下的反衝回線。(d) δm 曲線用於表示材料內的相互作用形式。
圖 2. MM30 在 (a) 200 K、(b) 300 K 和 (c) 380 K 時的二維 FORC 分布。相應的 FORC 分布顯示為退磁校正後的等值線圖。藍色和紅色實線代表對應於最軟和最硬磁性顆粒的磁化反轉的峰值。
圖 3. MM30 在 (a) 200 K、(b) 300 K 和 (c) 380K 時的 FORC 開關場分布 (SFD)。紅色、藍色和黑色虛線分別是較硬磁性顆粒、較軟磁性顆粒和總磁體的反向磁場分布曲線。
圖 4. MM30 在 (a) 200 K、(b) 300 K 和 (c) 380 K 溫度下的小磁滯回線。(d) 歸一化矯頑力和 (e) 歸一化剩磁與歸一化外部磁場的趨勢。(f) MM30 在不同溫度下的磁滯回線。
圖 5. (a)~(c) 在幾種外部磁場（近矯頑場）下磁化強度的時間依賴性弛豫。(d)~(f) 矯頑力在不同溫度下隨時間的鬆弛。(g)~(i) 無熱擾動下矯頑力和能壘隨指數n的變化。
圖 6. (a) 兩個主相的反向磁場和 (b) 磁體的矯頑力作為易磁化軸和外部場之間的角度 θ 的函數。(c) 不同角度的 FORC 開關場分布 (SFD)。MM30 磁體在 (d) θ = 30° 和 (e) θ = 75° 時的磁化反轉過程。
圖 7. 不同 HR1 下 MM30 磁體在 300 K 時的二階反轉曲線 (SORC)：(a) -656 kA/m，(b) -800 kA/m，(c) -1600 kA/m .相應的SORC分布（d）、（e）和（f）顯示為以（HR2，H）為坐標的二維等高線圖。紅色和藍色虛線對應於大多數 Nd2Fe14B 和 MM2Fe14B晶粒被磁化的反向磁場.
圖8. (a)~(e) MM30樣品在300 K退磁過程和恢復過程示意圖。藍色晶粒對應較軟的磁相，紅色晶粒對應較硬的磁相。磁鐵的磁化反轉從磁化飽和狀態開始。
本文通過研究不同溫度下晶粒間的相互作用與動態磁化強度，研究了MMP磁體的磁化反轉機制。發現隨著溫度的升高相互作用減弱，使得較軟和較硬主相的退磁過程變得不一致。與低溫相比，磁矩的運動主要受長程靜磁相互作用的影響，而不是高溫下的交換耦合。根據熱激活理論，在 200 K、300 K 和 380 K時與矯頑力機制相關的 n 值分別為 1.45、1.18 和 1.0。控制磁化反轉過程的主要機制是低溫下反向磁疇的成核和高溫下磁疇壁的釘扎。然而，MMP 磁體在 300 K 時的磁化反轉很難用單一的矯頑力機制來描述。具有不同角度的 FORC 和相應的二維分布證實了兩種矯頑力機制的共存。本研究還利用微磁學和SORC研究雙合金法燒結的(MM,Nd)-Fe-B磁體的矯頑力機理，對提高高豐度稀土磁體的磁性能具有重要意義。（文：SSC）
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