Abstract The phase structures and magnetic properties of isotropic nanocomposite permanent magnetic materials with the nominal composition of (Sm1-xRx)Co5 (x = 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1; R = La, Ce) + 25 wt% α-Fe prepared by high-energy ball milling and subsequent annealing have been investigated systematically. It is found that the phase structure of La-doped nanocomposite magnets is quite different from that of the Ce- doped. The hard phase of Ce-doped nanocomposite magnet is 2:7 phase and unchangeable with increasing the Ce content and annealing temperatures (≤650 °C), while that of La-doped nanocomposite magnets undergoes a phase transition from 2:7 phase to 1:7 and 2:17 hard phases with increasing the La content and annealing temperatures. Both magnetic performance of La and Ce doped nanocomposite magnets shows a tendency to decrease as La or Ce content increases. The analysis of hysteresis loop reveals that both La and Ce doped nanocomposite magnets exhibit the strong ferromagnetic exchange coupling between hard and soft magnetic phases. Surprisingly, the magnetic performance of La-doped SmCo5/a-Fe is much superior to that of the Ce-doped although the Ce-doped Sm-Co hard phase has a relatively higher intrinsic magnetic property. The mechanism behind is found to be related to the change of Fe soft phase after adding La. Our results demonstrate that the substitution of Sm by La instead of Ce can produce the high-performance and low-cost SmCo5/a-Fe nanocomposite magnets. Our study is of significance to balance the utilization of the rare-earth resource.

中文翻译：

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高能球磨和后续退火制备的 La/Ce 取代纳米复合 SmCo5/α-Fe 磁体的相结构和磁性能

摘要 标称成分为 (Sm1-xRx)Co5 (x = 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1; R = La, Ce) + 25 wt% α-Fe的各向同性纳米复合永磁材料的相结构和磁性能已经系统地研究了通过高能球磨和随后的退火制备的。发现La掺杂纳米复合磁体的相结构与Ce掺杂的相结构大不相同。Ce掺杂纳米复合磁体的硬质相为2:7相，随着Ce含量和退火温度的增加（≤650℃）不变，而La掺杂纳米复合磁体的硬相从2:7相转变为1 :7 和 2:17 硬质相，随着 La 含量和退火温度的增加。La 和 Ce 掺杂纳米复合磁体的磁性能都显示出随着 La 或 Ce 含量增加而降低的趋势。磁滞回线的分析表明，La 和 Ce 掺杂的纳米复合磁体都表现出硬磁相和软磁相之间的强铁磁交换耦合。令人惊讶的是，尽管掺 Ce 的 Sm-Co 硬质相具有相对较高的本征磁性能，但掺 La 的 SmCo5/a-Fe 的磁性能远优于掺 Ce 的磁性能。发现其背后的机制与添加 La 后 Fe 软相的变化有关。我们的结果表明，用 La 代替 Ce 替代 Sm 可以生产高性能、低成本的 SmCo5/a-Fe 纳米复合磁体。我们的研究对于平衡稀土资源的利用具有重要意义。磁滞回线的分析表明，La 和 Ce 掺杂的纳米复合磁体都表现出硬磁相和软磁相之间的强铁磁交换耦合。令人惊讶的是，尽管掺 Ce 的 Sm-Co 硬质相具有相对较高的本征磁性能，但掺 La 的 SmCo5/a-Fe 的磁性能远优于掺 Ce 的磁性能。发现其背后的机制与添加 La 后 Fe 软相的变化有关。我们的结果表明，用 La 代替 Ce 替代 Sm 可以生产高性能、低成本的 SmCo5/a-Fe 纳米复合磁体。我们的研究对于平衡稀土资源的利用具有重要意义。磁滞回线的分析表明，La 和 Ce 掺杂的纳米复合磁体都表现出硬磁相和软磁相之间的强铁磁交换耦合。令人惊讶的是，尽管掺 Ce 的 Sm-Co 硬质相具有相对较高的本征磁性能，但掺 La 的 SmCo5/a-Fe 的磁性能远优于掺 Ce 的磁性能。发现其背后的机制与添加 La 后 Fe 软相的变化有关。我们的结果表明，用 La 代替 Ce 替代 Sm 可以生产高性能、低成本的 SmCo5/a-Fe 纳米复合磁体。我们的研究对于平衡稀土资源的利用具有重要意义。