纳米晶双主相(Nd,Ce)-Fe-B磁体Ce的价态调控及对磁性的影响机制

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基本信息

  • 批准号：
    51901089
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    江庆政
  • 依托单位：
    江西理工大学
  • 学科分类：
    E0107.金属功能材料
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The development of dual-main-phase (Nd,Ce)-Fe-B magnets can relieve the pressure of the overused critical rare earth elements such as Pr, Nd, and also make full use of the high abundant rare earth element Ce. The magnetic properties of Ce-based magnets are strongly affected by the valence state of Ce element. But the impact mechanism of Ce valence state on the magnetic properties is still unclear yet. In this project, the nanocrystalline (Nd,Ce)-Fe-B magnet with good thermal stabilities will be applied to regulate the Ce valence state to improve the magnetic properties. The anisotropic nanocrystalline dual-main-phase magnets consisting of Nd-Ce-Fe-B and Ce-Fe-B main phases will be fabricated by dual alloy technique. The distribution of Ce element will be investigated to clarify the migration behaviors and diffusion mechanism of Nd and Ce elements during hot press and hot deformation processes. The valence state of Ce will be regulated by changing the local environment of Ce atom. The variation of valence state weight percentage of Ce element will be characterized by the X-ray absorption near edge fine structure analysis of Ce atom. The relationship among the composition, Ce valence state, and magnetic properties will be established. The magnetic hardening mechanism affected by Ce valence state will also be further studied by magnetic domain structure observation and micromagnetic simulation. This project may shed light on the research and development of Ce-containing permanent magnets.
双主相(Nd,Ce)-Fe-B磁体的开发将缓解Nd、Pr等关键稀土元素的过度消耗，实现高丰度稀土元素Ce的平衡和高值利用。Ce元素的价态与磁体磁性能密切相关，但其影响机制目前尚不清楚。本项目拟以具有优异温度稳定性的纳米晶磁体为研究对象，利用Ce价态的调控，达到提高磁性能的目的。项目采用双合金工艺，制备出含Nd-Ce-Fe-B和Ce-Fe-B两个硬磁主相的各向异性纳米晶磁体。研究热压与热变形过程中Nd、Ce元素的迁移行为和扩散机制，阐明Ce在主相和晶界相中的分布规律；通过成分设计，改变Ce原子局域环境，实现对Ce价态的调控；利用Ce原子X射线吸收近边结构的表征，明确Ce元素价态变化规律，理解Ce价态对磁性能的影响机制并建立磁体成分-Ce价态-磁性能之间的内在关系；结合磁畴结构分析与微磁学模拟计算，进一步揭示Ce价态对磁体磁硬化机制的影响。本项目的成功实施将为Ce磁体的研究与开发提供理论依据。

结项摘要

以铈为主的高丰度稀土元素在稀土永磁中仍未获得大量应用，造成稀土资源的不平衡利用。从原材料成本和国家战略安全角度考虑，高性价比的高丰度稀土永磁的研究与开发势在必行。本项目优化了(Nd,Ce)-Fe-B合金成分，获得了具有双主相结构的纳米晶磁体，研究了制备过程中Nd、Ce元素的迁移行为和磁体磁硬化机制，基于同步辐射X射线吸收近边精细结构方法揭示了Ce元素价态变化规律。.相比初始合金，成分优化后Ce-Fe-B基快淬合金的磁性能明显提高，剩磁增强效应显著，回复曲线完全闭合，平均回复磁导率减小。同步辐射结果表明，Ce3+价态比重由0.345增加至0.483，而Ce4+价态比重由0.655降低至0.517。采用双合金方法，通过热压热变形技术制备了具有双主相结构的纳米晶(Nd,Ce)-Fe-B基磁体，有效改善了磁体的硬磁性能和热稳定性。磁体在300-400K温度范围的矫顽力温度系数由-0.56%/K优化至-0.46%/K。热变形磁体细晶区主相晶粒呈片状，尺寸均匀，而粗晶区团聚的微米级CeFe2晶粒阻碍了主相晶粒的变形，恶化了磁体织构。Nd元素取代Ce2Fe14B相中部分Ce元素，导致热压磁体和热变形磁体中均同时存在Nd-Ce-Fe-B和Ce-Fe-B两个硬磁主相，且磁体第二个相转变温度随着低熔点稀土合金添加量的增加和热压热变形过程的进行而有所提高。低熔点稀土合金添加后，热变形磁体中Ce3+和Ce4+的价态比重较为接近，表明Ce原子的局域化学环境并无明显变化。此外，系统对比了放电等离子烧结和常规热压烧结制得热变形磁体磁性能与显微组织的差异，明确了两种制备技术对纳米晶磁体磁性能的影响机制。.本项目对纳米晶双主相(Nd,Ce)-Fe-B基磁体的结构和性能调控方面做了深入系统的研究，对高丰度稀土永磁材料的进一步研究与开发具有较重要的学术价值和实际意义。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（6）
Enormous improvement of the coercivity of Ga and Cu co-doping Nd-Fe-B sintered magnet by post-sinter annealing
烧结后退火极大提高Ga、Cu共掺Nd-Fe-B烧结磁体矫顽力
  • DOI：
    10.1016/j.jallcom.2021.162418
  • 发表时间：
    2021-10
  • 期刊：
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Qingfang Huang;Qingzheng Jiang;Yao Shi;Sajjad Ur Rehman;Xing Wei;Zhixiang Li;Dawei Shi;Deqin Xu;Zhenchen Zhong
  • 通讯作者：
    Zhenchen Zhong
Extraordinary simultaneous enhancement of the coercivity and remanence of dual alloy HRE-free Nd-Fe-B sintered magnets by post-sinter annealing
通过烧结后退火同时显着提高双合金无 HRE 的 Nd-Fe-B 烧结磁体的矫顽力和剩磁
  • DOI：
    10.1016/j.jmst.2021.07.037
  • 发表时间：
    2021-10
  • 期刊：
    Journal of Materials Science & Technology
  • 影响因子：
    10.9
  • 作者：
    Huang Qingfang;Jiang Qingzheng;Hu Jifan;Rehman Sajjad Ur;Fu Gang;Quan Qichen;Huang Jixiang;Xu Deqin;Chen Dakun;Zhong Zhenchen
  • 通讯作者：
    Zhong Zhenchen
The influence of Gallium doping on the magnetic performance and microstructure of Nd-Fe-B sintered magnets
镓掺杂对Nd-Fe-B烧结磁体磁性能和显微组织的影响
  • DOI：
    10.1016/j.jmmm.2022.169242
  • 发表时间：
    2022-03
  • 期刊：
    Journal of Magnetism and Magnetic Materials
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Qingfang Huang;Qingzheng Jiang;Yao Shi;Sajjad Ur Rehman;Dawei Shi;Gang Fu;Zhixiang Li;Deqin Xu;Dakun Chen;Zhenchen Zhong
  • 通讯作者：
    Zhenchen Zhong
Retaining the Curie temperature of Ce substituted Nd-Fe-B nano-ribbons by Alnico elements substitution
Alnico元素替代保持Ce替代Nd-Fe-B纳米带的居里温度
  • DOI：
    10.1016/j.intermet.2021.107428
  • 发表时间：
    2022-02
  • 期刊：
    Intermetallics
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Sajjad Ur Rehman;Haihua Liu;Shuwei Zhong;Hui Liang;Renhui Liu;Qingzheng Jiang;Munan Yang;Zhenchen Zhong
  • 通讯作者：
    Zhenchen Zhong
Effect of La–Y co-substitution on magnetic properties and microstructure of NdFeB alloy ribbons
La·Y共取代对NdFeB合金带材磁性能和显微组织的影响
  • DOI：
    10.1016/j.jre.2021.11.011
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Journal of Rare Earths
  • 影响因子：
    4.9
  • 作者：
    Chuanjia Zhao;Qingzheng Jiang;Sajjad Ur Rehman;Xiang Li;Youwei Chen;Jie Song;Zhenchen Zhong
  • 通讯作者：
    Zhenchen Zhong

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  • 作者：
    徐志峰;江庆政;王成彦;XU Zhi-feng1,JIANG Qing-zheng1,WANG Cheng-yan2(1.S;2.Beijing General Research Institute of Mining
  • 通讯作者：
    2.Beijing General Research Institute of Mining

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
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          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
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