材料学术界是如何在材料勾兑中偶然发现钕铁硼的？

三代稀土磁铁分别出现在20世纪60年代中期、70年代和80年代左右，这让人们相信我们可能大约每十年就会有新一代的稀土磁铁。然而，自发现Nd-Fe-B磁铁以来已经过去了33年，电机行业仍然没有出现任何新一代磁铁的迹象，这一事实甚至让一些悲观主义者认为Nd-Fe-B可能是最后一种高性能稀土永磁体。

为了对未来稀土永磁材料有合理的展望，我们必须认识到第1、2代和第3代稀土永磁材料发展的显着差异。基于SmCo5 和 Sm2Co17的磁体的开发是二元R-Co化合物系统研究的结果，当对 RCo5化合物的研究从20世纪50年代后期开始时，R-Co 相图的初步版本可用，并且RCo5和其他一些R-Co化合物的存在已经为人所知。研究人员的任务变成了制备R-Co金属间化合物并测试其基本磁学参数，包括饱和磁化强度值、居里温度和结晶各向异性场，并确定具有开发为实用永磁体潜力的化合物。

Nd-Fe-B磁体的发展与SmCo5和 Sm2Co17基磁体的发展非常不同，要了解这一重要区别及其意义，有必要回顾一下Nd2Fe14B化合物的发现。事实上，在R-Co和R-Fe 系统中同时搜索永磁材料的候选者，R-Fe系统（R=Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu 和 Y）的广泛研究在20世纪60年代中期由Ray、Strnat 和他们的美国赖特-帕特森空军基地和代顿大学的同事。不幸的是，R-Fe二元化合物既没有高居里温度，也没有单轴结晶各向异性，因此似乎没有希望。

在20世纪70年代，利用快速凝固对包括软磁材料在内的非晶材料的研究变得非常活跃，并激发了在R-Fe系统中寻找新的亚稳相的希望。1973年，Clark将TbFe2非晶带加热到500 °C，获得了69 kJ/m3的能量积。从1980年开始，Croat研究了熔纺 R-Fe 合金（R=Pr、Nd、Sm、Gd、Tb 和 Er），并在 Nd0 中得到 (BH)max = 24-32 kJ/m3 .4Fe0.6 和 Pr0.4Fe0.6。显然，Koon是第一个将B添加到熔纺R-Fe合金中的人。添加硼的目的是抑制熔纺合金的结晶倾向。然后，Hadjipanayis还在R-Fe系统中加入

硅和/或硼，以便在快速淬火过程中更容易获得非晶态，正如他提到的“系统中包含类金属以使带状物更玻璃化。他还增加了铁含量以增强磁化强度，并在 Pr16Fe76B5Si3和 Pr16Fe76B8中获得 (BH)max =103 kJ/m3。

事实上，经过热处理的Pr16Fe76B5Si3的X射线衍射光谱类似于由Stadelmaier发现的Fe20R3B四方相的X射线衍射光谱，这一事实导致Hadjipanayis将R16Fe76(B,Si)8的硬磁特性归因于这种高度各向异性的相。由于R3Fe20B是一个稳定的平衡相，人们意识到新型R-Fe-B磁体除了熔体纺丝外，还可以通过传统的粉末冶金方法制造。终于在1983年11月，日本的Sagawa报道了采用与生产SmCo5相同的常规粉末冶金技术在 Nd15Fe77B8中获得了 (BH)max=279 kJ/m3，这标志着第三代材料的诞生。后来的研究表明，新化合物的确切组成是R2Fe14B，而不是之前认识的R3Fe20B。

显然，新的R2Fe14B化合物是在1980 年代初期创造的，甚至连其创造者（Koon 和 Hadjipanayis）都没有认出来。在R-Fe中加入硼和/或硅是为了更容易获得非晶相，希望在快速凝固后的热处理中形成新的亚稳相。因此，Nd2Fe14B的发现是一个幸运的偶然事件或偶然事件，或者幸运的命中，而不是像 SmCo5 和 Sm2Co17 那样系统研究的结果。

结论

从Nd2Fe14B化合物的发现中，我们至少可以学到两个教训，第一个教训是，我们必须密切关注研究中的每一个偶然事件。通常情况下，研究的结果可能与初衷不同，这不仅适用于Nd2Fe14B，也适用于硬/软纳米复合稀土磁性材料的发现。