
磁性材料在线讯 高性能钕铁硼永磁体是新能源汽车驱动电机、风电发电机、工业机器人等高端装备的核心基础材料。当前产业发展面临三大共性瓶颈:一是高矫顽力磁体对镝、铽等重稀土依赖度高,资源成本与供应波动风险持续存在;二是稀土资源利用结构失衡,重稀土供给紧张而铈、镧等高丰度稀土利用率偏低;三是传统晶界扩散工艺效率不足,重稀土整体利用率偏低,涂覆均匀性与工艺能耗仍有优化空间。晶界扩散作为提升磁体矫顽力、降低重稀土用量的核心技术路径,其效率升级与工艺创新是行业技术攻关的核心方向。
晶界扩散原理与扩散磁体的结构特征
晶界扩散(GBD)的核心逻辑,是在磁体表面涂覆含重稀土元素的扩散源,通过高温热处理使重稀土沿晶界网络向磁体内部渗透,在主相晶粒表层形成富重稀土的“核壳结构”,定向钉扎晶界处的磁畴,从而在少量添加重稀土的前提下大幅提升磁体矫顽力。相比熔炼阶段整体添加重稀土的传统工艺,晶界扩散可显著降低重稀土总用量,同时最大程度保留剩磁,是当前平衡磁性能与资源成本的主流技术路线。

扩散后磁体的综合性能,不仅取决于扩散源的成分,还与晶界相的连续性、扩散深度的均匀性、核壳层的厚度分布直接相关。传统扩散工艺普遍存在扩散不均匀、晶界相不连续、重稀土向晶粒内部过度扩散等问题,既造成重稀土资源浪费,也制约了磁性能的进一步提升。
多元素协同扩散与高Ce磁体晶界调控
报告将重点阐述多元素协同扩散与高铈(Ce)磁体晶界调控两方面的研究进展,分别对应重稀土利用效率提升与高丰度稀土高值化两大产业命题。
针对重稀土利用效率偏低的问题,多元素协同扩散技术通过优化扩散源的元素配比,实现重稀土在晶界的局域精准分布,构建更稳定的硬磁壳层,同时调控REFe2相等金属间相的组成与分布,进一步强化磁畴钉扎效果,同步提升重稀土利用效率与磁体矫顽力。相比单一重稀土扩散,多元素协同可在相同重稀土用量下实现更高的矫顽力增益,或在相同性能要求下进一步降低重稀土添加量。
针对高丰度稀土铈利用率不足的问题,团队围绕高Ce钕铁硼磁体开展晶界调控研究。高Ce磁体具备显著的成本优势,但原生矫顽力偏低、温度稳定性较差,限制了其在中高端场景的应用。通过晶界扩散与元素协同调控,可优化高Ce磁体的晶界相结构,改善磁畴钉扎效果,有效提升其矫顽力与温度特性,推动高丰度稀土的高值化利用,缓解稀土资源利用结构失衡的问题。
光固化丝网印刷:扩散源高效涂覆新工艺
扩散源涂覆是晶界扩散的关键工序,直接影响扩散均匀性、重稀土利用率与生产效率。传统蘸涂、喷涂等方式普遍存在涂覆厚度不均、可控性差、扩散源浪费大、后续处理能耗高等问题。
报告将介绍团队开发的光固化丝网印刷技术,实现扩散源的高效、均匀涂覆。该技术具备三方面优势:一是涂覆精度高,可精准控制扩散源的厚度与面分布,提升后续扩散的均匀性与重稀土利用率;二是工艺适配性强,可匹配批量生产节奏,提升生产效率;三是降低工艺能耗与材料损耗,相比传统工艺减少扩散源浪费与能源消耗,为晶界扩散的产业化升级提供了新的工艺方案。
技术发展方向展望
结合行业技术趋势,展望晶界扩散领域的三大发展方向:
一是选区扩散技术,针对磁体不同区域的性能需求实现局部精准扩散,进一步优化重稀土分布,降低材料成本;
二是高丰度稀土磁体扩散技术,面向铈、镧等高丰度稀土磁体开发适配的晶界扩散工艺,拓展高丰度磁体的应用场景;
三是智能化扩散源设计,结合材料计算与人工智能方法,优化扩散源成分与结构设计,实现扩散效果的精准预测与定制化开发。
总结
多元素协同晶界调控与新型涂覆工艺的结合,是推动晶界扩散技术降本增效、提升重稀土利用效率的重要方向,也为高丰度稀土磁体的性能升级提供了可行的技术路径。洪源研究员兼具国内外研究经历与产业化推广经验,其研究成果立足产业实际痛点,兼具学术深度与工程应用价值,可为钕铁硼生产企业优化扩散工艺、降低重稀土依赖、开发高丰度稀土产品提供技术参考。
2026年9月22日,中国粉体网将在江苏·常州举办“第二届高端钕铁硼永磁材料制备与应用技术大会”。届时,我们邀请到杭州电子科技大学特聘研究员洪源出席本次大会并作题为《钕铁硼磁体多元素协同晶界扩散研究进展》的报告,洪源研究员将围绕低成本高效晶界扩散技术,从原理机制、多元素调控、新型涂覆工艺到前沿发展方向,系统分享团队最新研究成果。

嘉宾简介:洪源,杭州电子科技大学特聘研究员、硕士生导师,浙江省人才引进计划青年人才。2019年毕业于华南理工大学材料学院,获工学博士学位。2019—2024年在法国国家研究中心Institut NEEL开展博士后研究,2024年入职杭州电子科技大学。主要从事永磁材料的应用基础研究及产业化推广工作。主持国家自然科学基金青年项目、浙江省自然科学基金青年项目、企业横向技术开发项目等4项。目前已在Acta Materialia、Journal of Materials Research and Technology、Journal of Alloys and Compounds等本领域SCI期刊发表论文30余篇。
参考来源:
中国粉体网
(中国粉体网编辑整理/留白)
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