【原创】突破厚度瓶颈!钕铁硼粘接-扩散工艺解锁超厚磁体新路径——访安徽大学汤进教授


来源:中国粉体网   留白

[导读]  专访安徽大学汤进教授。

中国粉体网讯  2026年9月22日,由中国粉体网主办的2026第二届高端钕铁硼永磁材料制备与应用技术大会在江苏常州隆重召开,会议期间,我们邀请到了业内专家、学者,优秀企业家代表做客对话栏目,进行访谈交流。本期为您分享的是中国粉体网对安徽大学汤进教授的专访。


 

安徽大学 汤进 教授

 

中国粉体网:汤教授您好,首先请您介绍一下您的研究方向与主要成果。

 

汤教授:钕铁硼是目前应用最广、综合性能最好的永磁材料,是新能源汽车驱动电机、风电发电机、机器人伺服电机、磁悬浮和磁分离等高端装备的“心脏”。随着装备向高功率密度、轻量化和高可靠性发展,市场对高性能、低成本、耐高温、长寿命钕铁硼的需求持续增长。

 

我们团队长期聚焦高性能低成本钕铁硼永磁体,重点开展晶界扩散与界面调控研究。提升磁体矫顽力、热稳定性和耐蚀性,同时降低重稀土用量。近期的研究突破了传统晶界扩散在厚磁体中效益下降的难题,提出重稀土及其合金的辅助粘合-扩散工艺,把扩散与连接一体化,在传统上认为的晶界扩散厚磁体上保持矫顽力提升效果,并且有着很强的厚度灵活性选择。团队还获得了粘合磁体的相关专利授权,为超厚、高性能、低成本永磁体规模化应用提供了新路径。

 

中国粉体网:传统晶界扩散工艺在厚度5mm以上磁体中效果显著衰减,根本原因是什么?

 

汤教授:稀土原材料价格的持续上涨,使得业界必须考虑重稀土的减量使用。晶界扩散技术的优势在于其相较于传统工艺生产同牌号磁体重稀土用量降低50-80%,材料成本显著下降。但是其本质是表面处理技术,受到动力学局限与微观结构约束。

 

重稀土以富稀土晶界相为通道向内扩散时,会持续向主相晶粒内部扩散以形成核壳结构,不断消耗晶界中的重稀土,使其浓度随扩散深度呈指数级衰减。同时扩散驱动力随深度快速减弱,晶界通道的曲折、局部断连等缺陷进一步阻碍长程传输。受限于抑制晶粒异常长大的热力学约束,无法通过无限升温或延长保温时间突破深度瓶颈。传统上随着磁体厚度的增加,强化区域并不会变大。因此在处理5mm以上厚度磁体时,效果衰减明显。

 

中国粉体网:您提出的氢化铽辅助粘接-扩散工艺,实现了哪些关键技术突破?

 

汤教授:氢化铽辅助粘接-扩散工艺实现三项关键技术突破:

 

一是突破传统晶界扩散的厚度瓶颈,通过叠层多界面双向扩散策略,在10-20 mm 厚磁体中实现矫顽力提升超10kOe,且提升幅度基本不随厚度增加衰减,解决了厚磁体中心扩散盲区问题;

 

二是同步完成扩散改性与界面粘接,以重稀土氢化物后形成富稀土粘接界面,实现结构一体化;

 

三是构建全域高磁晶各向异性网络,显著改善热稳定性,适配大功率厚磁体应用场景。

 

中国粉体网:汤教授,该叠层扩散工艺走向规模化生产,还需要攻克哪些工程化与装备化难题?

 

汤教授:我们团队目前正在开展批量生产的技术试验。问题主要集中在装备端。因为此技术属于新开发的技术,市面上并未有相关配套的设备。

 

首先要解决的问题是堆叠磁片,现有半自动化工装难以保证批量一致性,需开发带辅助的高精度自动叠片系统,将层间平面度偏差控制在±0.05mm内、同轴度偏差≤±0.01mm;同时配套恒压装料夹具,保证每个叠柱压力均匀一致,避免晶界相挤出或粘接强度不足。另外,粘接界面的硬度差异易导致磨削加工崩边、分层,需优化加工工艺与刀具构型,开发适配的低速进给与分段冷却方案,同时精准分配加工余量,抵消热处理变形与叠片厚度偏差。

 

中国粉体网:风电、磁悬浮等领域对超厚磁体的需求增长,将如何推动晶界扩散技术的迭代升级?

 

汤教授:风电、磁悬浮等高功率密度领域对超厚高矫顽力钕铁硼磁体的需求持续增长,直接推动传统晶界扩散技术突破固有厚度瓶颈,向着超厚磁体一体化改性方向迭代演进。需求倒逼工艺路线从单一表面渗透转向叠层粘接-扩散的多界面双向扩散模式,通过内置扩散源消除厚截面中心的扩散盲区,适配十毫米以上超厚规格。同时驱动外场辅助扩散、高活性扩散源与晶界调控技术深度融合,在优化热力学工艺窗口的同时强化长程扩散驱动力,提升重稀土在厚磁体内部的分布均匀性。此外还将带动规模化叠装装备、在线均匀性质控体系的配套升级,支撑批量生产的性能一致性,最终推动晶界扩散技术从薄型磁体专用工艺,演进为覆盖超厚高性能磁体的全规格一体化技术体系。

 

目前看来,粘合扩散技术与现有体系的适配度最高,最有可能推广至业界,成为下一代高性能钕铁硼磁体制备技术。

 

中国粉体网:感谢汤教授接受我们的采访。

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