稀土磁性材料及器件研究所
【研究所总体介绍】
江西理工大学稀土磁性材料及器件研究（简称为“稀磁所”）依托于国家离子型稀土资源高效开发利用工程技术研究中心，江西稀土磁性材料及器件重点实验室，赣州市稀土永磁材料服役特性与应用开发工程技术研究中心。是学校于2014年为适应国家经济发展和苏区振兴战略需要而创建的稀土磁性材料人才培养和科学研究基地，主要从事稀土永磁、磁制冷、磁性纳米吸波材料等相关研究。研究所自建立以来便秉承服务于江西地方经济建设的理念，沿着“市场导向—产业目标—技术壁垒—研发需求”的路径，与地方企业开展多方位、多层次合作，以解决关键共性技术为奋斗目标，以基础理论引导产业化发展为导向，走产学研用相结合的道路。 研究所现已建有磁性材料制备、组织结构分析、磁电性能检测、服役特性评估一系列先进设备，同时建有3 kg以及50kg用烧结钕铁硼产业化制备生产线，设备总价值近2000万元。 建有一支高水平、高效率的研发队伍，现有研究人员14人，在读博士、硕士研究生近60人（含留学生），在读本科生10余人。研究所注重人才培养，致力于行业输送高质量尖端人才。截至目前，10余名研究生已经通过答辩，顺利毕业，现工作于金力永磁，长汀金龙，宁波韵升等稀土永磁企业，深受企业一致好评。注重对外交流与合作，与美国爱达华大学、巴基斯坦空军大学、北京钢铁研究总院、华南理工大学等在项目合作，人才培养，团队建设都方面建立了密切联系。积极联系、沟通磁性材料相关企业，现已与20多家企业签订合作框架协议，共建院士工作站、联合研发中心、试验基地等，在新能源汽车、风力发电、磁悬浮轨道交通用稀土永磁材料方面取得良好的经济和社会效益。
【研究所师资力量】
梁彤祥、钟震晨、马胜灿、杨牧南、陈长材、李家节、钟明龙、江庆政、王磊、罗小华、余效强、刘仁辉、张莉丽
【研究室主要研究内容及科研成果】
1．高温度稳定性烧结永磁体晶界扩容制备技术
利用元素特性优化钕铁硼磁体主相微观形貌及元素分布，设计构建重稀土元素扩散路径，以促进扩散过程中重稀土Dy、Tb扩散效率、分布均匀性。经前期研究已经实现重稀土元素的快速扩散，同等性能时间缩减达65%，元素分布均匀性元高于传统扩散磁体。上述技术已经通过中试验证，并在赣州部分磁材企业得到小规模应用。
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2．低温延时烧结技术
与赣州东磁稀土有限公司、富尔特电子股份有限公司合作，联合改进制粉及烧结工艺，优化气氛保护过程，制得无重稀土添加的超细晶磁体，其矫顽力与含Dy磁体持平，大幅节约了成本，提升了经济效益。
序号 |
磁体成分 （wt.%） |
剩 磁 （T） |
矫顽力 （kA/m） |
磁能积 （kJ/m3） |
1 |
(Pr0.2Nd0.8)31.5(Fe0.9Zr0.05Ga0.02Cu0.03)67.5B1.0 |
1.428 |
1349.82 |
396.5 |
2 |
(Pr0.18Nd0.8Dy0.02)31.5(Fe0.9Zr0.05Ga0.02Cu0.03)67.5B1.0 |
1.399 |
1373.31 |
379.5 |
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图5 (a)重稀土添加烧结磁体，(b)低温延时烧结磁体微观形貌
3.磁浮轨道结构设计与悬浮力模拟
高效智能永磁磁浮轨道交通系统—“虹轨”，是一种新型交通模式，意喻是城市上空灵动的一抹七彩虹，虹轨的开发成功对扩大磁性材料应用领域具有重要意义。通过Maxwell有限元软件模拟不同类型结构磁体的排布，计算不同磁体组合的磁场变化，根据理论计算得到磁轨的最佳排列组合，在最佳磁体阵列情况下单位体积的悬浮力为92592.59 kN/m3，磁轨最大悬浮力可达到12.5 kN。通过自行设计的永磁悬浮装置进行实测，悬浮力实测结果与模拟值基本一致，使用该装置优化磁路设计及排列方式，大幅降低磁浮轨道开发成本。
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4.轨道交通用磁体表面防护
利用脉冲加厚快速沉积技术，在烧结Nd-Fe-B磁体表面制备了高致密度、低孔隙率，表面综合质量优异Ni防护镀层，腐蚀电位提升至-0.69V，腐蚀电流密度下降至1.875×10-6 A/cm2，极大地延缓了磁体晶界耐腐蚀速率。使用新型脉冲快速沉积技术制备的Ni防护镀层致密性良好，与磁体表面的附着力强，能够有效隔绝显著改善磁体耐腐蚀性，提升磁体服役性能，延长磁浮轨道服役周期。
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【研究所承担科研項目】
1.国家自然科学基金青年基金项目，混合价态诱发Nd-Ce-Fe-B磁体主相晶胞参数c离散机制研究
2.企业横向，稀土永磁材料绿色制备技术及检测
3.江西省自然科学基金青年基金项目，六角稀土铁氧化物陶瓷材料的磁电耦合效应研究
4.江西省教育厅科学技术研究项目一般项目，钙钛矿型铁氧化物中氧八面体倾斜对磁结构耦合转变的影响机制研究
5.江西省教育厅科学技术研究项目青年项目，(Na,K)掺杂La1-xSrxFeO3中La位的磁性和磁热效应研究
6.国家自然科学基金青年项目，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
7.中国博士后科学基金面上项目，钕铁硼基体晶界特性调控及对重稀土Tb扩散动力学和磁性能的影响机制
8.江西省重点研发计划重点项目子课题，无重稀土高性能热压NdFeB磁性材料关键制备技术研究
9.江西省教育厅青年基金项目，基于同步辐射技术的Ce-Fe-B合金磁硬化机理研究，2万
10.江西省科技厅青年科学基金项目，稀土合金RNiGe3和RNi3Al9单晶中的旋转磁热效应及其物理机理研究
11.江西省教育厅青年科学基金项目，RNiGe3单晶的旋转磁热效应及其物理机理研究
12.国家自然科学基金地区科学基金项目：“Ni-Mn-X(X=In, Sn, Sb)铁磁形状记忆合金的中间相及相关物理性质研究”
13.国家自然科学基金地区科学基金项目，“具有磁弹耦合的亚铁磁Mn2Sb基合金磁致应变及各向异性磁电阻研究”
14.国家自然科学基金地区科学基金项目，“MnCoGe基合金低磁场驱动变磁性相变及磁致效应研究”
15.国家自然科学基金面上科学基金项目，“基于反铁磁-铁磁翻转机制的MnNiGe基合金条带磁结构相变调控及相关物理性质研究”
16.江西省重大科技研发专项项目，“5G移动通讯超高速芯片制造用超高纯金属及晶圆电子材料制备技术研发”
17.江西省自然科学基金重点项目（科技厅全额资助）：“MnNiGe基合金磁场驱动变磁性相变及其物理机制研究”
18.江西省教育厅重点项目，“新型MnCoGe基室温磁致冷材料研发”
19.江西省教育厅青年项目，热扩散诱变混合稀土永磁体核壳结构及其矫顽力机制
20.江西省自然科学基金青年项目，高丰度混合稀土(Ce-Y)永磁体硬磁固化机理的研究
21.国家工信部稀土专项（赣市财建函字[2015]3号），新型高效智能永磁磁浮轨道交通系统研究----永磁磁浮轨道交通系统特种永磁材料研发
22.国家自然科学基金项目（51561009），低镝高耐蚀烧结Nd-Fe-B磁体加速失效模型与机理
23.江西省高等学校科技落地计划项目（KJLD14043），低重稀土、高稳定性S-NdFeB磁体制备技术与应用研究
【研究所获奖及专利】
1.马胜灿，杨胜，刘凯，一种在MnCoGe基合金中实现宽温区巨负热膨胀的方法，中国发明专利，2020-02-04授权, ZL 201820129594.4
2.马胜灿，葛青，刘凯，在MnCoGe基合金中实现磁结构耦合相变的方法，中国发明专利，2019-12-13授权, ZL201810139742.0.
3.马胜灿，刘凯，黄有林，钟震晨，张林，一种通过磁控溅射直流共溅射制备Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜的方法，中国发明专利，2019-11-1授权, ZL201610871554.8.
4.马胜灿，张林，钟震晨，黄有林，刘凯，一种观察MnNiGe基合金马氏体变体的方法，中国发明专利，2019-10-08授权,ZL201610895861.X.
5.马胜灿，葛青，刘凯，钟震晨，一种在MnCoGe基合金中实现磁场诱导变磁性马氏体相变的方法，中国发明专利，2019-04-10授权, ZL201710403233.X.
6.马胜灿，侯东，钟震晨，黄有林，宋刚，苏媛，吴圆，周娟，一种通过电弧熔炼和熔体快淬制备MnCo(Ni)Ge基合金薄带的方法，中国发明专利，2016-03-30授权, ZL201310639309.0.
7．杨牧南,汪航,一种石墨烯改性烧结钕铁硼永磁材料及其制备方法，授权,中国，CN201611102987.3
8. 杨牧南,钟淑伟,杨斌，一种纳米双主相磁体及其制备方法，授权，中国，CN201811046532.3
9.刘仁辉;钟震晨;周头军;陈久昌;邱建民。一种低重稀土高性能烧结钕铁硼磁体的制备方法，发明专利，申请号：201910278502.3
10.钟震晨;曾亮亮;刘仁辉;周头军;李家节;黄祥云;谢伟诚;潘为茂。一种钕铁硼磁体的制备方法，发明专利，专利号：201811011983.3
11.钟震晨;周头军;刘仁辉;谢伟诚;潘伟茂;黄祥云;曾亮亮;李家节。一种环保型分散溶液及其制备钕铁硼磁体材料的方法，发明专利，专利号：201811013699.X
12.钟明龙;谢伟诚;刘仁辉;邱日安;邬元旭;郭树军;徐欣。一种SmCoHfB永磁合金薄带及其制备方法，发明专利，专利号：201910817717.8
13.钟震晨;谢伟诚;钟明龙;刘仁辉;周头军;潘为茂;曾亮亮;黄祥云;李家节。一种高韧性烧结钕铁硼辐射环及制备方法，发明专利，专利号：201811014250.5
14.李家节，一种高性能纳米晶热变形钕铁硼永磁体及其制备方法，发明专利，授权号：ZL201711387664.8
15.李家节，用于磁悬浮系统的钕铁硼永磁材料及其制备方法，发明专利，授权号：ZL201810999360.5
【研究所代表性论文】
（1）Z.S. Zhang, Y.X. Zhang, X.H. Luo, S.C. Ma*, H. Zeng, G. Yu, X.M. Zheng, C.C. Chen, Y.F. Hu, F. Xu, S.Ur Rehman, Z.C. Zhong, Self-organized Bi-rich grain boundary precipitates for realizing steep magnetic-field-driven metamagnetic transition in Bi-doped Mn2Sb, Acta Materialia200 (2020) 853-847.
（2）K. Liu, S.C. Ma*, Y.X. Zhang, H. Zeng, G. Yu, X.H. Luo, C.C. Chen, S.Ur Rehman, Y.F. Hu, Z.C. Zhong, Magnetic-field-driven reverse martensitic transformation with multiple magneto-responsive effects by manipulating magnetic ordering in Fe-doped Co-V-Ga Heusler alloys, Journal of Materials Science & Technology 58 (2020) 145–154.
（3）K. Liu, H. Zeng, J. Qi, X.H. Luo, X.W. Zhao, X.M. Zheng, Y. Yuan, C.C. Chen, S.C. Ma*, R. Xie, B. Li, Z.C. Zhong, Microstructure and giant baro-caloric effect induced by low pressure in Heusler Co51Fe1V33Ga15 alloy undergoing martensitic transformation, Journal of Materials Science & Technology 73 (2021) 76–82.
（4）X.Y.Zhao, J.H. Wen, Y.Y.Gong, S.C.Ma*, Q.B. Hu, D.H. Wang*, Nonvolatile manipulation of the magnetocaloric effect in Ni43Co7Mn39Sn11/(011)PMN-PT composite by electric fields,Scripta Materialia, 167 (2019) 41-45.
（5）L. Zhang, S.C. Ma*, K. Liu, Q.Z. Jiang, X.Q. Han, S. Yang, K. Yu, Z.C. Zhong**, A systematic study of the antiferromagnetic-ferromagnetic conversion and competition in MnNiGe:Fe ribbon systems, Journal of Materials Science & Technology 33 (2017) 1362–1370.
（6）S. Yang#, S.C. Ma#,*, Kai Liu, Y.F. Hu, K. Yu, X.Q. Han, Z.S. Zhang, Y. Song, C.C. Chen, X.H. Luo, D.H. Wang, Z.C. Zhong, Controllable Negative Thermal Expansion by Mechanical Pulverizing in Hexagonal Mn0.965Co1.035Ge Compounds, Inorganic Chemistry 57 (2018) 14199−14207.
（7）Y. Song , S.C. Ma*, F. Yang, Z.S. Zhang, Y.X. Zhang, H. Zeng, S. Ur Rehman, G.F. Feng, X.H. Luo, C.C. Chen, Z.S. Lu, Z.C. Zhong, Co-vacancy induced magneto-structural transformation in Co and Ge bidirectional-regulation MnCoGe systems, Journal of Alloys and Compounds819 (2020)153061.
（8）K. Liu, S.C. Ma*, Z.S. Zhang, X.W. Zhao, B. Yang, D.H. Wang, S.Ur Rehman, Z.C. Zhong, Giant exchange bias effect in all-3d-metalNi38.8Co2.9Mn37.9Ti20.4 thin film, Applied Physics Letters 116 (2020) 022412.
（9）S.C. Ma#*, Q. Ge#, Y.F. Hu, L. Wang, K. Liu, Q.Z. Jiang, D.H. Wang, C.C. Hu, H.B. Huang, G.P. Cao, Z.C. Zhong, Y.W.Du, Driving higher magnetic field sensitivity of the martensitic transformation in MnCoGe ferromagnet, Applied Physics Letters 111 (2017) 192406.
（10）S.C. Ma*, K. Liu, C.C. Ma, Q. Ge, J.T. Zhang, Y.F.Hu, E.K. Liu, Z.C. Zhong, Tuning the metamagnetism in a metallic helical antiferromagnet, Applied Physics Letters 111 (2017) 232404
（11）Y.X. Zhang, H. Zeng , G. Yu, K. Liu, S.C. Ma*, K. Yang, X.W. Zhao, G. Yuan, X.H. Luo, C.C. Chen, Z.C. Zhong, Impact of annealing on the martensitic transformation and magnetocaloric properties in all-3d-metal Mn50Ni32Co8Ti10 alloy ribbons, Intermetallics 125 (2020) 106882.
（12）Yang Chen, Lei Wang*, Sajjad Ur Rehman et al. FeSiCr@ZnFe2O4 core-shell nanostructure and properties enhancement on microwave absorption, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2020.
（13）Lei Wang*, Houdong Xiong, Sajjad Ur Rehman, Yang Chen, Qiulan Tan, Lili Zhang, Minglong Zhong, Zhenchen Zhong*, Optimized microstructure and impedance matching for improving the absorbing properties of core-shell C@Fe3C/Fe nanocomposites, Journal of Alloys and Compounds, 2019.
（14）Lei Wang*, Houdong Xiong, Sajjad Ur Rehman, Qiulan Tan, Yang Chen, Lili Zhang, Jinpin Yang, Fangzheng Wu, Minglong Zhong, Zhenchen Zhong*, Microwave absorbing property enhancement of FeSiCr nanomaterials by regulating nanoparticle size, Journal of Alloys and Compounds, 2019.
（15）Lei Wang, L.L. Zhang, X. Zhang, M.L. Zhong, Z.C. Zhong*, G.H. Rao*, Tunable reversals of magnetization and exchange bias of perovskite YbCr1-xFexO3 (x=0-0.15), Ceramics International, 2019.
（16）Qiulan Tan, Li Tao, Sajjad Ur Rehman, Minglong Zhong*, Lei Wang*, Changcai Chen, Houdong Xiong, Weicheng Xie and Zhenchen Zhong*, Improved microwave absorbing properties of core-shell FeCo@C nanoparticles, Materials Research Express, 2019.
（17）Lei Wang, Qichen Quan, Lili Zhang*, Lichun Cheng, Peihao Lin, Shunkang Pan, Zhenchen Zhong*, Microwave absorption of NdFe magnetic powders tuned with impedance matching, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2018.
（18）Lei Wang, Qichen Quan, Lili Zhang, Xianjun Hu, Sajjad Ur Rehman, Qingzheng Jiang, Junfeng Du, and Zhenchen Zhong*, Microstructures, magnetic properties and coercivity mechanisms of Nd-Ce-Fe-B based alloys by Zr substitution, Journal of Applied Physics, 2018.
（19）Luo S G, Lu Y J, Zou Y R, et al. Effect of low melting point powder doping on the properties and microstructure of sintered NdFeB magnets,Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2020, in press.
（20）Zhong S W, Yang M N*, Sajjad U R, et al. Microstructure, magnetic properties and diffusion mechanism of DyMg co-deposited sintered Nd-Fe-B magnets, Journal of Alloys and Compounds, 2020, 819, 153002.
（21）Lu Y J, Zhong S W, Yang M N*, et al. Nd-Fe-B Magnets: The Gradient Change of Microstructures and the Diffusion Principle after Grain Boundary Diffusion Process, Materials, 2019, 12: 3881.
（22）Yang M N, Zhong S W, Lu Y J, et al. Positive influence of Cu on the magnetic properties and thermal stability of Nd-Ce-Fe-Co-B melt spun ribbons, Materials Research Express, 2019, 6: 026534.
（23）Yang M N, Wang H, Hu Y F, et al. Relating atomic local structures and Curie temperature of the Nd-Fe-B permanent magnets: an X-ray absorption spectroscopic study, Rare Metals, 2018, 37(11): 983-988.
（24）Yang M N, Wang H, Hu Y F, et al. Increased coercivity for Nd-Fe-B melt spun ribbons with 20 at.% Ce addition: The role of constitutional fluctuation and Ce valence state, Journal of Alloys and Compounds, 2017, 710: 519-527.
（25）Qingzheng Jiang, Jie Song, Qingfang Huang, et al. Enhanced magnetic properties and improved corrosion performance of nanocrystalline Pr-Nd-Y-Fe-B spark plasma sintered magnets, Journal of Materials Science & Technology, 2020, 58: 138-144
（26）Qingzheng Jiang, Weikai Lei, Lunke He, et al. Special microstructure evolution and enhanced magnetic properties of Ce-Fe-B-based spark plasma sintered magnets with core-shell structure by NdCu addition, Journal of Alloys and Compounds, 2019, 775: 449-456
（27）Qingzheng Jiang, Lunke He, Sajjad Ur Rehman, et al. Optimized composition and improved magnetic properties of Ce-Fe-B alloys, Journal of Alloys and Compounds, 2019, 811: 151998
（28）Qingzheng Jiang, Lunke He, Weikai Lei, et al. Microstructure and magnetic properties of multi-main-phase Ce-Fe-B spark plasma sintered magnets by dual alloy
method, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2019, 475: 746-753.
（29）Qingzheng Jiang, Zhenchen Zhong*, Research and development of Ce-containing Nd2Fe14B-type alloys and permanent magnetic materials, Journal of Materials Science & Technology, 2017, 33: 1087-1096
【研究所实验设备】
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【研究所团队建設】
秉承“学校、军队、家庭”三位一体的办所理念。在科研学习上，根据不同研究方向分成几个小组，小组定期召开小组会探讨工作。研究所每两周组织一次大组会，每位研究生每学期分别汇报工作，每位老师汇报前沿科研进展。
此外，我们邀请行业内众多知识渊博，经验丰富的教授和科研人员跟我们进行交流探讨。研究所老师也积极在外参加行业会议与同行交流讨论，也给研究生提供机会外出开会并做会议报告，增加研究生的见识，开阔视野。
在科研学习之余，研究所注重轻松、愉快的生活氛围的营造，开展了众多的丰富活动，比如年度总结大会，集体爬山活动，每周篮球日等等，通过这些活动，调节气氛，增进感情，完美体现家人般的关怀。
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研究所师生与中科研宁波材料所闫阿儒老师交流讨论以及杨牧南博士生答辩现场
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老师外出参加学会会议进行交流谈论
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研究所户外活动以及研究所年终总结
【研究生】
研究所以高标准严要求、中西方相结合的办学理念全方位培养研究生，现在在读研究生40多人，已毕业20多人，有多人获得众多奖项，比如刘凯获得江西省高校“最美大学生”荣誉称号，2人次获得江西省优秀博士论文，2人次获得江西省优秀硕士论文，3人次获得校优秀博士毕业论文和优秀毕业生，9人次获得校优秀硕士毕业论文和优秀毕业生，3人次获得博士研究生国家奖学金，3人次获得宝钢教育基金优秀学生奖，1人次获得硕士研究生国家奖学金，3人次获得省政府奖学金，1人次获得江西省政府外国留学生奖学金，还有众多行业研究生学术论坛的奖项等等。
在近三年毕业的20多人位研究生，研究所的就业率达到了100%，他们都进入了稀土行业的公司以及科研院所，其中杨牧南博士、江庆政博士留在江西理工大学，刘凯博士就业于河南大学，硕士生较多在赣州当地的金力永磁、富尔特等稀土磁材公司就业，有部分研究生去北京、福建、广东等地的相关磁材公司就业（比如广东东电化广晟稀土高新材料有限公司、北京有色金属研究院），硕士生张智硕在南京理工大学继续攻读博士学位，周头军去哈工大深圳校区攻读博士学位。