上海大學杜娟教授研究稀土磁性材料已有 10 年之久。她把科研中的困難，比作是前行路上的大霧。但唯有堅持，才有希望迎來云開霧散。

圖 | 杜娟（來源：杜娟）

前不久，她和團隊的一篇新論文發(fā)表在 Journal of Materials Science & Technology（IF 10.3）上。研究中，他們造出一種新型納米晶稀土永磁材料，它基于 SmCo/FeCo 多硬相的軟硬納米復合稀土，其磁能積是各向同性 SmCo5 的三倍之多。

他們基于釤鈷永磁合金（Sm-Co）硬磁相、以及鐵鈷合金（FeCo）軟磁相的耦合，提高了稀土永磁體的磁能積，解決了軟硬磁相的晶粒尺寸調(diào)控、以及軟硬磁相的均勻分布以及相含量的問題。

相關論文的題目為《奔向超強磁體的具有高軟相含量和高磁能積的各向同性納米復合粉末》（High magnetic energy product in isotropic nanocomposite powders with high percent of soft phase towards ultrastrong magnets）。全偉、馬龍飛、樊金奎是共同一作，杜娟教授和同校的鄭強教授擔任共同通訊作者 [1]。

圖 | 相關論文（來源：Journal of Materials Science & Technology）

新型永磁材料：可被廣泛用于高速電機等領域

永磁材料，是一類經(jīng)過充磁以后能對外提供永久磁場的材料。其中，稀土永磁具有優(yōu)良的永磁性能，已被廣泛用于航空航天、計算機、石油開采、交通、機械、醫(yī)療、通訊、國防等高科技領域。

剩余磁化強度（即剩磁，符號為 Br），是衡量永磁體磁場大小的重要參數(shù)之一；內(nèi)稟矯頑力（intrinsic coercivity，Hcj），則是磁體抵抗熱退磁能力大小的重要指標。

對于稀土永磁材料的性能來說，高 Br 和高 Hcj 是其向前發(fā)展的主要方向；從實用角度來說，低成本、高性能則是其必須實現(xiàn)的目標。

五鈷化釤（SmCo5）合金，具備較高的磁晶各向異性場、以及較高的居里溫度，故其擁有較高的溫度穩(wěn)定性，因而在高溫領域、高速電機等領域展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。

然而，SmCo5 合金的剩磁較低，磁能積只有釹鐵硼（NdFeB）的一半。一直以來，提高 SmCo5 磁體的剩磁和磁能積，始終是稀土永磁領域的重要課題。

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，單相 SmCo5 磁體的剩磁和磁能積已經(jīng)接近理論值，因此亟需發(fā)展可以進一步提高其性能的新方法。

簡單來說，憑借軟硬磁性相在納米尺寸上的復合能力，再綜合硬磁相的高矯頑力、以及軟磁相的高剩磁，就能大幅提高永磁材料的磁能積。

為了獲得較高的磁能積，目前人們普遍使用磁各向異性的釤鈷磁體。由于晶體的各向異性，裂紋一旦產(chǎn)生之后就更容易被擴展，從而導致磁體報廢。

作為一種化合物，它本身比較硬脆因此很容易產(chǎn)生裂紋，加工成品率和使役性能都比較差。而磁體韌性的提高、以及機械性能的改善，是解決這一問題的關鍵。

此前，各向同性 SmCo5 的磁體磁能積，往往只有十幾 MGOe（磁能積的單位），僅為各向異性磁體的一半。

而該團隊研發(fā)的各向同性 SmCo/FeCo 復合磁體，其磁能積可以達到 25MGOe 以上的水平，并且鐵含量也相對更高，因此可以提高磁體的韌性和加工性能，進而降低材料的制備成本。