Nâng cao lực kháng từ của hợp kim nền Nd-Fe-B và Co-Zr

Luận án tiến sĩ phân tích Nâng cao lực kháng từ của hợp kim nền nd fe b và co zr luận án tiến sĩ khoa học vật liệu, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực nghiệm, đóng góp tri

• Tác giả: Nguyễn Văn Dương
• Người hướng dẫn: PGS. Lưu Tiến Hưng
• Trường học: Học Viện Khoa Học Và Công Nghệ
• Chuyên ngành: Vật Liệu Điện Tử
• Đề tài: Nâng cao lực kháng từ của hợp kim nền Nd-Fe-B và Co-Zr
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
• Danh mục các bảng
• Danh mục các hình vẽ, đồ thị
• MỤC LỤC
• MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TỪ CỨNG NỀN Nd-Fe-B VÀ Co-Zr
• 0.1. Lịch sử phát triển của vật liệu từ cứng
• 1. CHƯƠNG 1: Cấu trúc và tính chất từ của vật liệu từ cứng nền Nd-Fe-B và Co-Zr
• 1.1. Cấu trúc và tính chất từ của vật liệu từ cứng nền Nd-Fe-B
• 1.2. Cấu trúc và tính chất từ của vật liệu từ cứng nền Co-Zr
• 1.3. Cơ chế đảo từ và lực kháng từ của vật liệu từ cứng
• 1.3.1. Cơ chế đảo từ
• 1.3.2. Lực kháng từ
• 1.4. Các phương pháp chế tạo vật liệu từ cứng nền Nd-Fe-B và Co-Zr
• 1.4.1. Chế tạo vật liệu từ cứng nền Nd-Fe-B bằng phương pháp luyện kim bột
• 1.4.2. Chế tạo vật liệu từ cứng nền Co-Zr bằng phương pháp phun băng nguội nhanh
• 1.5. Các yếu tố ảnh hưởng lên cấu trúc và tính chất từ của vật liệu từ cứng nền Nd-Fe-B và Co-Zr
• 1.5.1. Các yếu tố ảnh hưởng lên cấu trúc và tính chất từ của vật liệu từ cứng nền Nd-Fe-B
• 1.5.2. Các yếu tố ảnh hưởng lên cấu trúc và tính chất từ của vật liệu từ cứng nền Co-Zr
• 1.6. Tình hình nghiên cứu vật liệu từ cứng nền Nd-Fe-B và Co-Zr ở trong nước
• 1.6.1. Tình hình nghiên cứu vật liệu từ cứng nền Nd-Fe-B ở trong nước
• 1.6.2. Tình hình nghiên cứu vật liệu từ cứng nền Co-Zr ở trong nước
• 1.7. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
• 2.1. Chế tạo hợp chất pha thêm
• 2.1.1. Chế tạo bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao
• 2.1.2. Chế tạo bằng phương pháp nghiền khí
• 2.2. Quy trình và thiết bị chế tạo nam châm thiêu kết Nd-Fe-B bằng phương pháp luyện kim bột
• 2.2.1. Các thiết bị chế tạo
• 2.3. Chế tạo hợp kim nền Co-Zr bằng phương pháp phun băng nguội nhanh
• 2.3.1. Các thiết bị chế tạo
• 2.4. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc
• 2.4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X
• 2.4.2. Phương pháp hiển vi điện tử
• 2.4.3. Các phép đo từ trễ trên hệ từ trường xung
• 2.5. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NÂNG CAO LỰC KHÁNG TỪ CỦA NAM CHÂM THIÊU KẾT Nd-Fe-B BẰNG CÁCH PHA TẠP VÀO BIÊN HẠT
• 3.1. Cấu trúc của bột hợp kim Nd-Fe-B
• 3.2. Nâng cao lực kháng từ của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B bằng cách pha thêm hợp chất kích thước nanomet vào biên hạt
• 3.2.1. Pha thêm hợp chất Nd50Al50 kích thước nanomet vào biên hạt
• 3.2.2. Pha thêm hợp chất Nd40Cu30Al30 kích thước nanomet vào biên hạt
• 3.3. Nâng cao lực kháng từ của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B bằng cách pha thêm hợp chất kích thước micromet vào biên hạt
• 3.3.1. Pha thêm hợp chất Nd40Cu30Al30 và Dy40Nd30Al30 kích thước micromet vào biên hạt
• 3.3.2. Pha thêm hợp chất Dy30Nd17Pr3Al40Cu10 kích thước micromet vào biên hạt
• 3.4. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: NÂNG CAO LỰC KHÁNG TỪ CỦA HỢP KIM NỀN Co-Zr BẰNG CÁCH PHA TẠP VÀ THAY ĐỔI ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ
• 4.1. Cấu trúc và tính chất từ của các băng hợp kim Co100-xZrx (x = 16, 18 và 20)
• 4.1.1. Cấu trúc của các băng hợp kim
• 4.1.2. Tính chất từ của các băng hợp kim
• 4.2. Cấu trúc và tính chất từ của các băng hợp kim Co80Zr20-xBx (x = 0, 2, 3 và 4)
• 4.2.1. Cấu trúc của các băng hợp kim
• 4.2.2. Tính chất từ của các băng hợp kim
• 4.3. Cấu trúc và tính chất từ của các băng hợp kim Co79-xZr18+x-yMyB3 (M = Ti, x = 0, y = 1 - 4)
• 4.3.1. Cấu trúc của các băng hợp kim
• 4.3.2. Tính chất từ của các băng hợp kim
• 4.4. Cấu trúc và tính chất từ của các băng hợp kim Co77Zr20-xAlxB3 (x = 0, 2, 3 và 4)
• 4.4.1. Cấu trúc của các băng hợp kim
• 4.4.2. Tính chất từ của các băng hợp kim
• 4.5. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN CHUNG
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nâng cao lực kháng từ của hợp kim Nd Fe B và Co Zr

Hợp kim Nd-Fe-B và Co-Zr là những vật liệu từ cứng có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Việc nâng cao lực kháng từ của chúng là một thách thức lớn trong nghiên cứu vật liệu. Lực kháng từ cao giúp mở rộng khả năng ứng dụng của các loại nam châm này trong các thiết bị điện tử và cơ khí. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào các phương pháp nâng cao lực kháng từ của hai loại hợp kim này.

1.1. Hợp kim Nd Fe B Cấu trúc và tính chất từ

Hợp kim Nd-Fe-B có cấu trúc tinh thể đặc biệt, với pha Nd2Fe14B là pha chính. Tính chất từ của hợp kim này rất cao, với tích năng lượng từ cực đại (BH)max đạt giá trị lớn. Tuy nhiên, lực kháng từ Hc của hợp kim này giảm nhanh khi nhiệt độ tăng, điều này hạn chế ứng dụng của chúng trong môi trường nhiệt độ cao.

1.2. Hợp kim Co Zr Đặc điểm và ứng dụng

Hợp kim Co-Zr cũng là một loại vật liệu từ cứng, với tính chất từ tốt và khả năng kháng từ cao. Hợp kim này thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu lực kháng từ ổn định hơn ở nhiệt độ cao. Việc nghiên cứu và cải thiện tính chất từ của hợp kim Co-Zr là rất cần thiết để mở rộng ứng dụng của chúng.

II. Thách thức trong việc nâng cao lực kháng từ của hợp kim Nd Fe B và Co Zr

Mặc dù hợp kim Nd-Fe-B và Co-Zr có nhiều ưu điểm, nhưng việc nâng cao lực kháng từ của chúng gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là sự suy giảm lực kháng từ khi nhiệt độ tăng. Ngoài ra, việc pha tạp các nguyên tố khác vào hợp kim cũng có thể ảnh hưởng đến tính chất từ của chúng.

2.1. Suy giảm lực kháng từ ở nhiệt độ cao

Khi nhiệt độ tăng, lực kháng từ Hc của hợp kim Nd-Fe-B giảm nhanh chóng, điều này làm hạn chế khả năng ứng dụng của chúng trong các thiết bị hoạt động ở nhiệt độ cao. Nghiên cứu cần tìm ra các phương pháp để cải thiện tính chất này.

2.2. Ảnh hưởng của pha tạp đến tính chất từ

Việc pha tạp các nguyên tố như Dy vào hợp kim Nd-Fe-B có thể cải thiện lực kháng từ, nhưng cũng có thể gây ra sự thay đổi không mong muốn trong cấu trúc và tính chất từ. Cần có các nghiên cứu chi tiết để xác định tỷ lệ pha tạp tối ưu.

III. Phương pháp nâng cao lực kháng từ của hợp kim Nd Fe B

Có nhiều phương pháp để nâng cao lực kháng từ của hợp kim Nd-Fe-B. Một trong những phương pháp phổ biến là pha tạp các hợp chất kích thước nanomet vào biên hạt. Phương pháp này đã cho thấy hiệu quả trong việc cải thiện lực kháng từ.

3.1. Pha tạp hợp chất kích thước nanomet vào biên hạt

Pha tạp hợp chất như Nd50Al50 kích thước nanomet vào biên hạt của hợp kim Nd-Fe-B đã cho thấy sự cải thiện đáng kể về lực kháng từ. Nghiên cứu cho thấy rằng việc này giúp tăng cường tính chất từ và ổn định hơn ở nhiệt độ cao.

3.2. Tối ưu hóa điều kiện chế tạo

Điều kiện chế tạo như nhiệt độ và thời gian ủ cũng ảnh hưởng lớn đến lực kháng từ của hợp kim. Việc tối ưu hóa các điều kiện này có thể giúp cải thiện đáng kể tính chất từ của hợp kim Nd-Fe-B.

IV. Phương pháp nâng cao lực kháng từ của hợp kim Co Zr

Tương tự như hợp kim Nd-Fe-B, hợp kim Co-Zr cũng có thể được cải thiện lực kháng từ thông qua các phương pháp pha tạp và thay đổi điều kiện công nghệ. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào các phương pháp cụ thể để nâng cao lực kháng từ của hợp kim Co-Zr.

4.1. Pha tạp các nguyên tố vào hợp kim Co Zr

Việc pha tạp các nguyên tố như B vào hợp kim Co-Zr đã cho thấy sự cải thiện về lực kháng từ. Nghiên cứu cho thấy rằng tỷ lệ pha tạp tối ưu có thể giúp tăng cường tính chất từ của hợp kim này.

4.2. Thay đổi điều kiện công nghệ trong chế tạo

Thay đổi các điều kiện công nghệ như nhiệt độ ủ và thời gian ủ cũng có thể ảnh hưởng đến lực kháng từ của hợp kim Co-Zr. Cần có các nghiên cứu chi tiết để xác định các điều kiện tối ưu cho việc chế tạo hợp kim này.

V. Ứng dụng thực tiễn của hợp kim Nd Fe B và Co Zr

Hợp kim Nd-Fe-B và Co-Zr có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như điện tử, y tế và quân sự. Việc nâng cao lực kháng từ của chúng sẽ mở rộng khả năng ứng dụng trong các thiết bị hiện đại.

5.1. Ứng dụng trong ngành điện tử

Hợp kim Nd-Fe-B được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử như động cơ điện và máy phát điện. Việc nâng cao lực kháng từ sẽ giúp cải thiện hiệu suất của các thiết bị này.

5.2. Ứng dụng trong y tế

Hợp kim Co-Zr có thể được sử dụng trong các thiết bị y tế như máy MRI. Nâng cao lực kháng từ sẽ giúp cải thiện độ chính xác và hiệu suất của các thiết bị này.

VI. Kết luận và tương lai của nghiên cứu về hợp kim Nd Fe B và Co Zr

Nghiên cứu về nâng cao lực kháng từ của hợp kim Nd-Fe-B và Co-Zr đang được tiếp tục phát triển. Các phương pháp mới và công nghệ chế tạo sẽ giúp cải thiện tính chất từ của các hợp kim này, mở rộng khả năng ứng dụng trong tương lai.

6.1. Tương lai của nghiên cứu hợp kim Nd Fe B

Nghiên cứu về hợp kim Nd-Fe-B sẽ tiếp tục tập trung vào việc cải thiện lực kháng từ và tính chất từ. Các phương pháp mới như pha tạp và thay đổi điều kiện chế tạo sẽ được áp dụng để đạt được kết quả tốt hơn.

6.2. Tương lai của nghiên cứu hợp kim Co Zr

Hợp kim Co-Zr cũng sẽ được nghiên cứu sâu hơn để cải thiện lực kháng từ. Việc áp dụng các công nghệ mới trong chế tạo sẽ giúp nâng cao tính chất từ của hợp kim này, mở rộng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Tổng quan về về vật liệu từ cứng nền Nd-Fe-B và Co-Zr. Kỹ thuật thực nghiệm. Nâng cao lực kháng từ của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B bằng cách pha tạp vào biên hạt.

Nâng cao lực kháng từ của hợp kim nền Co-Zr bằng cách pha tạp và thay đổi điều kiện công nghê. Các kết quả nghiên cứu của luận án được công bố trong 12 công trình khoa học, bao gồm 03 bài báo đăng trên tạp chí quốc tế (ISI/Scopus), 02 bài báo đăng trên tạp chí trong nước, 07 bài báo cáo tại Hội nghị trong nước và quốc tế. Kết quả chính của luận án: i) Đã chế tạo và khảo sát ảnh hưởng của các hợp chất pha thêm (Dy-Nd-Al, Nd-Al, Nd-Cu-Al…) lên cấu trúc và tính chất từ của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B. ii) Đã chế tạo được nam châm thiêu kết Nd-Fe-B có lực kháng từ cao, Hc cỡ 30,5 kOe, tích năng lượng từ cực đại đủ lớn, (BH)max cỡ 30,8 MGOe, có thể đáp ứng trong các thiết bị có nhiệt độ hoạt động cao như mô tơ, máy phát.

5 iii) Đã chế tạo và khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố pha tạp và điều kiện công nghệ lên cấu trúc và tính chất từ của các hợp kim: Co-Zr, Co-Zr-B và Co-Zr-(Ti, Si, Nb, Al)-B; Lực kháng từ Hc cỡ 4,5 kOe, tích năng lượng từ cực đại (BH)max cỡ 3,5 MGOe đã thu được đối với các băng hợp kim Co77Zr17Si3B3 có thể ứng dụng trong một số lĩnh vực thực tế. Luận án được thực hiện tại Phòng thí nghiệm trọng điểm Vật liệu và linh kiện điện tử, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TỪ CỨNG NỀN Nd-Fe-B VÀ Co-Zr 1. Lịch sử phát triển của vật liệu từ cứng Thông số từ quan trọng để đánh giá chất lượng của nam châm từ cứng đó là tích năng lượng từ cực đại (BH)max.

Khoảng vài thập kỷ trước đây, tích năng lượng từ cực đại được đánh dấu bởi sự tăng vượt trội so với các vật liệu trước đó như AlNiCo dị hướng ( 10 MGOe) hay ferit từ cứng ( 4 MGOe) [24] khi khám phá ra các hợp kim từ cứng nền đất hiếm. Sự kết hợp của nguyên tố đất hiếm (RE) có tính dị hướng từ tinh thể mạnh cho lực kháng từ Hc lớn và kim loại chuyển tiếp (TM) cho từ độ bão hoà Ms và nhiệt độ chuyển pha Curie (TC) cao nên đây là hệ vật liệu hứa hẹn cho tính chất từ cứng tốt. Hợp chất nền đất hiếm đầu tiên có hằng số dị hướng từ lớn nhất đuợc công bố vào năm 1966 là YCo5 [25]. Sau đó, vật liệu SmCo5 với tích năng lượng từ cực đại (BH)max cỡ 20 MGOe và Sm2Co17 có tích năng lượng từ cực đại (BH)max cỡ 30 MGOe đã trở thành nam châm đất hiếm đầu tiên có giá trị thương mại vào năm 1967 và 1976 [26, 27].

Tuy nhiên, nhược điểm của NCVC nền Sm-Co là quá trình xử lý nhiệt phức tạp cùng giá thành cao của Sm và Co. Chính vì vây, việc nghiên cứu các vật liệu mới chứa ít hoặc không chứa Co đã được đẩy mạnh. Hệ hợp kim nền Nd-Fe được chú ý, do Fe và Nd có trữ luợng lớn ở vỏ Trái đất và mômen từ nguyên tử cao. Sự phát triển của NCVC trong thế kỷ XX [28].

7 Việc không tồn tại hỗn hợp hai thành phần nền Fe dẫn đến xuất hiện một pha hợp kim ba thành phần cực kỳ quan trọng Nd2Fe14B. Kết quả đầu tiên về nam châm đất hiếm nền Nd-Fe-B được công bố đồng thời của hai nhóm nghiên cứu ở Mỹ (Croat) và ở Nhật (Sagawa) và cộng sự [29, 30]. Đặc biệt, năm 1988, Coehoorn và các cộng sự ở Phòng thí nghiệm Philip Research đã chế tạo vật liệu nanocomposite với tích năng lượng từ cực đại (BH)max cỡ 12 MGOe [31]. Theo lý thuyết, tương tác trao đổi đàn hồi giữa pha cứng và pha mềm ở kích thước nanomet có thể tạo ra nam châm có tích năng lượng từ cực đại (BH)max trên 100 MGOe.

Cho đến nay, hai phương pháp cơ bản chế tạo NCVC nền Nd-Fe-B là phương pháp thiêu kết và phương pháp kết dính. Nam châm kết dính có tích năng lượng từ cực đại (BH)max đạt trên 10 MGOe, công nghệ chế tạo tương đối đơn giản và dễ dàng tạo hình dạng phức tạp theo yêu cầu. Tuy nhiên, trong các ứng dụng đòi hỏi lực kháng từ lớn như động cơ, máy phát điện. thì nam châm thiêu kết là loại nam châm khó có thể thay thế bằng các loại khác.

VLTC không chứa đất hiếm nền Co-Zr đã được phát hiện từ những năm 60 của thế kỷ XX và được nghiên cứu một cách có hệ thống bởi Pechin và cộng sự [32]. Sau đó, có rất nhiều nghiên cứu đã dành cho hợp kim giàu Co. Một thập kỷ trước, sự quan tâm đáng chú ý đến pha từ trong hệ hợp kim này tăng lên bởi tính chất từ cứng của các băng nguội nhanh Co-Zr-(B) [33-37]. Có hai hợp chất sắt từ đã được phát hiện trong hợp kim Co-Zr.

Một trong số đó là pha Co23Zr6 với cấu trúc lập phương tâm mặt (tại nồng độ Zr là 20,7%). Loại khác ban đầu được báo cáo [32] là Co11Zr2 (tại nồng độ Zr là 15,4%) sau đó còn được coi là pha từ cứng Co5Zr [38] (tại nồng độ Zr là 16,4%). Pha từ cứng Co11Zr2 có dị hướng từ tinh thể cỡ 35 kOe [36, 38] được cho là nguyên nhân gây ra tính từ cứng trong các hợp kim nguội nhanh này. Mặc dù các tính chất từ thu được với hợp kim này chưa thể so sánh với nam châm Nd-Fe-B nhưng hợp kim có các tính chất từ tốt như nhiệt độ Curie cao khoảng 783 K [34, 36, 38], từ độ bão hòa lớn (cỡ 9,7 kG) và khả năng chống ăn mòn tốt.

Vì vậy, chúng vẫn đang được quan tâm nghiên cứu [21, 39-42] và là ứng cử viên tốt cho nam châm có lực kháng từ và tích năng lượng từ cực đại ở mức trung bình và có thể ứng dụng chúng trong một số lĩnh vực của đời sống. Cấu trúc và tính chất từ của vật liệu từ cứng nền Nd-Fe-B và Co-Zr 1. Cấu trúc và tính chất từ của vật liệu từ cứng nền Nd-Fe-B 1. Cấu trúc Nam châm thiêu kết Nd-Fe-B là vật liệu có cấu trúc đa pha, trong đó pha quyết định tính chất từ và có tỉ phần lớn nhất là pha nền Nd2Fe14B () (gọi tắt là pha 2:14:1) với kích thước vài micromet.

Ngoài ra còn có pha giàu Nd phân bố ở biên hạt với nhiệt độ nóng chảy thấp và một lượng nhỏ pha giàu B là Nd1+Fe4B4 (). Các pha khác như pha giàu Fe, ôxit Nd và lỗ rỗng (pore) đã được tìm thấy, phụ thuộc vào thành phần và các tham số trong quá trình chế tạo [43]. Các hạt có kích thước lớn là của pha từ cứng Nd2Fe14B. Giữa các hạt 2:14:1 là lớp biên hạt giàu Nd rất mỏng, xen lẫn các hạt ôxit Nd.

Tính chất của nam châm thiêu kết không chỉ phụ thuộc vào tính chất từ nội tại của pha từ cứng mà còn phụ thuộc vào vi cấu trúc của vật liệu. Vi cấu trúc của nam châm thiêu kết Nd-Fe-B [44]. Theo nghiên cứu của L. Yu và các cộng sự, việc tạo được nam châm thiêu kết Nd-Fe-B có vi cấu trúc tối ưu với các hạt 2:14:1 đồng đều, độ định hướng cao và được ngăn cách bởi lớp biên hạt giàu Nd mỏng, nhẵn (hình 1.4) sẽ cho thông số từ mong muốn [6].

Vi cấu trúc điển hình của nam Hình 1. Ảnh lớp mỏng pha giàu Nd châm thiêu kết Nd-Fe-B với trục c định giữa các hạt. hướng song song [6]. Cấu trúc tinh thể pha Nd2Fe14B (a), nguyên tử B và 6 nguyên tử Fe (vị trí e và k1) tạo thành hình lăng trụ đứng đáy tam giác (b) [45].

Cấu trúc tinh thể của pha từ cứng Nd2Fe14B được thể hiện trên hình 1. Các nguyên tử Fe và đất hiếm tạo thành hợp chất nhị nguyên với từ độ bão hòa cao do sự 10 ghép đôi của các mômen từ [30]. Có rất nhiều nỗ lực vào đầu những năm 80 của các nhà khoa học để tìm kiếm một pha bền với dị hướng đơn trục và cuối cùng pha ba nguyên Nd2Fe14B được tìm thấy. Việc tạo được pha Nd2Fe14B đòi hỏi quá trình cô đặc nhanh chóng.

Nếu quá trình cô đặc quá lâu, sắt có xu hướng tách riêng thành pha α-Fe. Hợp thức chính xác và cấu trúc tinh thể của Nd2Fe14B được tìm ra một cách độc lập và đồng thời bởi ba nhóm nghiên cứu vào năm 1984 (Givord, Herbst và Shoemaker cùng các cộng sự) [45]. Nd2Fe14B có cấu trúc tinh thể tứ giác với hằng số mạng a = 0,88 nm và c = 1,22 nm, thuộc nhóm không gian P42/mnm, khối lượng riêng 7,55 g/cm3.5 cho thấy ô cơ sở của Nd2Fe14B chứa 4 đơn vị công thức với 68 nguyên tử. Các nguyên tử Nd chiếm 2 vị trí (ký hiệu là Nd f, Nd g) không tương đương, các nguyên tử Fe chiếm 6 vị trí (ký hiệu là Fe c, Fe e, Fe j1, Fe j2, Fe k1, Fe k2), các nguyên tử B chiếm vị trí B g.

Trên mặt phẳng cơ sở z = 0 và z = 1/2 chứa tất cả các nguyên tử Nd và B cùng 4 nguyên tử Fe ở (vị trí Fe c). Mỗi nguyên tử B kết hợp với 6 nguyên tử Fe (ở vị trí Fe e và Fe k1) gần nó nhất tạo hình lăng trụ đáy tam giác. Các lăng trụ này nối với lớp Fe ở bên trên và bên dưới các mặt phẳng cơ sở. Cấu trúc tinh thể với độ bất đối xứng rất cao tạo ra dị hướng từ tinh thể lớn của vật liệu này.

Thông thường, phần lớn các nam châm đều chứa pha phi từ, chúng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra nam châm có phẩm chất từ tốt [6]. Đối với nam châm thiêu kết Nd-Fe-B, pha phi từ giàu Nd được phân bố chủ yếu dọc theo biên của các hạt Nd2Fe14B. Pha này không chỉ có vai trò quan trọng cho sự kết dính trong suốt quá trình thiêu kết mà còn là yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến sự cải thiện lực kháng từ của nam châm Nd-Fe-B khi được XLN. Bởi vì, sự hình thành của pha giàu Nd ở biên hạt (vùng màu trắng như trong hình 1.4) giúp cô lập các hạt từ cứng và ngăn cản tương tác từ giữa chúng.

Nếu các hạt được cô lập tốt, quá trình đảo từ khó lan truyền từ hạt này tới hạt khác. Thay vào đó, sự đảo chiều từ độ cần mầm của đômen đảo trong mỗi hạt và quá trình đảo từ cần từ trường lớn hơn (lực kháng từ cao).