本网讯（材料科学与工程学部 物理学院）近日，安徽大学材料科学与工程学部物理学院汤进教授团队联合中国科学院强磁场科学中心杜海峰研究员/彭友红博士、合肥师范学院吴耀东高级实验师等，在高性能烧结钕铁硼（Nd-Fe-B）永磁材料的晶界扩散机理研究方面取得重要进展，在国际上率先开发出晶界扩散原位表征技术，揭示了永磁材料晶界扩散动力学关键物理机制。相关成果以“Resolving the Multifaceted Diffusion Mechanisms in Nd-Fe-B Magnets via In-situ Heating TEM”为题，发表在国际学术期刊《Acta Materialia》。
烧结钕铁硼永磁体被誉为“磁王”，晶界扩散技术是提升其矫顽力的关键手段。研究团队长期聚焦于钕铁硼磁体的晶界扩散研究，开发了高剩磁/高矫顽力/高热稳定性的高性能钕铁硼材料（Acta Materialia,301,121176,2025），发展了超厚钕铁硼磁体晶界扩散表征技术（Adv.Mater.Technol.11, e70940,2026；专利《一种超厚高性能钕铁硼磁体及其制备工艺》）。
然而，长期以来，学术界对重稀土元素如何进入磁体、沿何种路径迁移、何时启动扩散等核心问题缺乏直接实验证据，导致工艺优化主要依赖经验试错。传统观点认为晶界相是重稀土扩散的唯一快速通道，但这一假设始终缺乏原位观察验证。
针对这一难题，研究团队创新性地将磁控溅射与聚焦离子束（FIB）技术相结合，制备了高质量的原位加热透射电镜样品，在国际上率先实现了对Tb元素在Nd-Fe-B磁体中高温扩散过程的实时观察。
研究发现，Tb的体扩散在800 ℃开始启动，并同时通过晶粒内部和晶界进行传输。尤为重要的是，Tb优先进入主相晶粒和薄晶界，而被厚晶界相排斥；体扩散在近表面区域可先于厚晶界扩散发生，突破了“晶界相是唯一快速通道”的传统认知。结合多物理场模拟和微磁学模拟，团队进一步证实这种多路径扩散机制可形成更有效核壳结构，阻碍反磁畴扩展，从而显著提升磁体矫顽力。
该研究首次开发出稀土永磁晶界扩散原位表征技术，从动力学角度澄清了晶界扩散过程中不同路径的竞争关系，并阐明了扩散源化学性质对主导扩散机制的决定性影响，为精准设计晶界扩散工艺、开发高性能低成本永磁材料提供了重要理论依据。
汤进教授为论文末位通讯作者，该工作得到教育部U40、科技部、基金委、安徽省、中国科学院等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2026.122818
图1. 原位加热透射实验样品及流程。（a）基于磁控溅射样品制备；（b）FIB微纳加工加热芯片样品；（c）原位加热透射实验过程。
图2. 钕铁硼磁体晶界扩散的原位加热透射观测结果。
