2:17型钐钴永磁材料具有良好(hǎo)的磁性能(néng)和優異的溫度穩定性，被(bèi)廣泛應用于航空航天、雷達通訊、軌道(dào)交通和5G通訊等重要領域。随著(zhe)我國(guó)高端科技領域的飛速發(fā)展，對(duì)2:17型钐钴永磁材料磁性能(néng)提出了更高的要求。在2020年發(fā)表的中國(guó)工程院“稀土功能(néng)材料2035發(fā)展戰略研究”中，明确將(jiāng)高性能(néng)钐钴列爲未來需要重點發(fā)展的方向(xiàng)。高鐵含量2:17型钐钴永磁材料是發(fā)展高性能(néng)钐钴磁體的優異載體，但胞狀組織結構複雜且演變過(guò)程缺乏足夠認識，磁性能(néng)與組織結構依賴關系的認識依然不充分，對(duì)精細結構的調控缺乏科學(xué)依據與有效手段，這(zhè)對(duì)高性能(néng)钐钴磁體的開(kāi)發(fā)和産業化構成(chéng)了巨大的挑戰。

    認識高鐵含量钐钴磁體的胞狀組織結構演變過(guò)程是突破性能(néng)瓶頸的關鍵理論基礎，中科院甯波材料所稀土永磁團隊重點針對(duì)胞狀組織的固溶前驅體，通過(guò)不同熱處理階段顯微結構的連續精細表征，在固溶體物相結構、胞狀結構生長(cháng)行爲和銅元素偏聚擴散方面(miàn)取得新的發(fā)現（Acta Materialia 200 (2020) 883–892）。研究在高鐵含量2:17型钐钴固溶體1:7H主相中發(fā)現大量與基面(miàn)平行的短條帶狀納米尺度短程有序化微區，這(zhè)些微區是由以2:17H和2:17R微孿晶結構爲基礎的2:17多型變體，且以極高的密度彌散而均勻地分布在1:7H基體中（如圖1所示）。等溫時效初始階段，固溶體中的納米短程有序化微區在1:7H基體相中沿垂直于c軸和平行于c軸方向(xiàng)快速生長(cháng)，在垂直于c軸方向(xiàng)生長(cháng)相交形成(chéng)反相疇界，反相疇界使胞壁相沿2:17R相的兩(liǎng)個錐面(miàn)析出，基面(miàn)堆垛順序相反的有序化微區在平行于c軸方向(xiàng)上生長(cháng)相交形成(chéng)高密度2:17R相微孿晶。微孿晶以三個基面(miàn)原子層、總柏氏矢量等于零的微台階在1:5H/2:17R相界面(miàn)上連續形核并滑動的方式完成(chéng)有序化相變，形成(chéng)胞狀結構雛形。進(jìn)一步研究發(fā)現，等溫時效初期2:17R微孿晶的有序化轉變過(guò)程是促進(jìn)2:17型钐钴磁體銅元素偏聚擴散的新驅動力（如圖2所示）。

    基于2:17R微孿晶有序化是促進(jìn)銅元素偏聚動力的認識，團隊利用雙合金工藝在2:17型钐钴基體中摻雜輕稀土氧化物的方法，成(chéng)功實現磁體胞狀組織結構及銅元素分布調控。研究發(fā)現摻雜的輕稀土氧化物能(néng)夠在其周邊區域誘導形成(chéng)高密度2:17H微孿晶結構。經(jīng)時效處理後(hòu)，氧化物周邊區域形成(chéng)了較大的胞狀結構，且胞壁相銅元素含量顯著高于遠離氧化物區域。胞壁相高的銅含量使得氧化物周邊胞狀結構具有更強的磁疇壁釘紮作用（如圖3所示），使磁體的矯頑力大幅提升（授權專利ZL201711260994.0，Journal of Alloys and Compounds 849 (2020) 156589）。利用該技術，團隊開(kāi)發(fā)出系列高性能(néng)高穩定性钐钴磁體，并在5G高頻微波器件、高精密慣導系統等尖端裝備中獲得應用。

    相關研究工作爲進(jìn)一步推動高性能(néng)钐钴永磁材料的開(kāi)發(fā)提供了新的理論基礎，開(kāi)發(fā)的矯頑力調控新技術有望進(jìn)一步挖掘钐钴永磁材料的性能(néng)潛力。研究得到了甯波市新材料2025重大專項（2020Z037）、浙江省重點研發(fā)計劃（2021C01191）等項目的支持，以及甯波材料所公共技術中心表征分析工作的支持。

圖1 （(a)~(c)）高鐵含量2:17型钐钴固溶體高分辨及物相衍射斑點圖，（(d), (e)）短程有序化微區及分布

圖2  胞壁相中心區Cu和Fe元素平均含量随時效時間的變化