《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》：A M?ssbauer investigation of the hydrogenation of the Nd
2Fe
14B phase during hydro/solvothermal recycling process applied to Nd-Fe-B magnets
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氢化处理对Nd-Fe-B磁铁性能的影响及M?ssbauer光谱分析研究。通过水热和溶剂热回收工艺处理Nd-Fe-B磁铁，发现其氢化相Nd?Fe??BH?的氢含量x与M?ssbauer谱平均超精细场呈正相关，且晶胞体积随x增加而显著增大。研究证实氢含量可通过M?ssbauer光谱直接估算。
J.M. Le Breton|F. Richomme|A. Chetouani|M. Kchaw
鲁昂诺曼底大学，鲁昂诺曼底INSA，法国国家科学研究中心（CNRS），诺曼底大学，GPM UMR 6634，法国鲁昂市76000
摘要
通过对Nd-Fe-B磁体进行水热和溶热回收处理后，利用穆斯堡尔光谱技术对其进行了研究。这两种处理方法均导致Nd2Fe14B磁相发生氢化，生成Nd2Fe14BHx相，其中氢含量x通过X射线衍射确定。通过将Nd2Fe14BHx相的穆斯堡尔光谱与非氢化的Nd2Fe14B相的光谱进行比较，对其进行了表征。研究发现，Nd2Fe14BHx相的平均超精细场随着氢含量x的增加而增大。这种平均超精细场的增加可以与Nd2Fe14BHx晶胞体积的增大相关联。结果表明，可以利用穆斯堡尔光谱技术来估算Nd2Fe14BHx相的氢含量。
引言
Nd-Fe-B磁体具有优异的磁性能，因此适用于多种应用，如电动机、计算机硬盘驱动器或风力涡轮机等[1]。然而，其生产过程需要提取稀土元素，这会导致大量有毒废水和放射性废物的产生，从而对环境造成严重威胁[2,3]。此外，垃圾填埋场中蕴藏着大量的稀土元素。因此，从废旧电气和电子设备（WEEE）中回收磁体是一种环保的策略，有助于生产新的磁体。在已研究的Nd-Fe-B磁体回收方法中，包括氢脆化[4]、火法冶金工艺和湿法冶金工艺[5]，其中水热/溶热工艺[[6], [7], [8], [9], [10]]的特点是能耗较低，因为该工艺通常在250°C以下的温度下进行。
先前的研究表明，在水热/溶热处理过程中，氢原子会渗入Nd2Fe14B晶格中，从而使Nd2Fe14B相发生氢化[[7], [8], [9]]。由于氢原子进入Nd2Fe14B晶格后会导致晶格参数的增大[[11], [12], [13], [14]]，因此可以通过X射线衍射分析来确定Nd2Fe14BHx相的氢含量x。
在本研究中，使用57Fe穆斯堡尔光谱技术对经过水热/溶热处理前的Nd-Fe-B磁体进行了分析，并探讨了Nd2Fe14BHx相的穆斯堡尔谱线变化与氢含量的关系。
样本制备
用于回收处理的样本为烧结后的弧形磁体，表面涂有一层由Ni和Cu组成的保护层，以防止氧化。这些磁体是从作为WEEE（废弃电气和电子设备）收集的计算机硬盘驱动器中提取的。随后，将磁体加热至高于Nd2Fe14B相居里温度（315°C）的温度，使其发生热退磁。使用手术刀去除了镍涂层。
Nd2Fe14BHx相的氢含量测定
通过中子衍射[12]和X射线衍射[13,14]数据可以确定经水热和溶热处理后样品中Nd2Fe14BHx相的氢含量。这些数据揭示了Nd2Fe14BHx相的体积与其氢含量之间的关系。根据这些关系，可以将氢含量x与晶胞体积V（单位：nm3）建立关联，从而估算出Nd2Fe14BHx相的氢含量x。
结论
经过水热/溶热处理的Nd-Fe-B磁体中，Nd2Fe14B相发生了氢化，氢含量可达到每个化学计量单位3个原子以上。这导致Nd2Fe14B晶胞的参数及体积增大。对处理后粉末的穆斯堡尔分析显示，Nd2Fe14BHx相的平均超精细场随氢含量x的增加而增大，尤其是在x<1时这种变化更为明显。
作者贡献声明
J.M. Le Breton：负责撰写初稿、验证结果、项目管理、方法设计、实验设计、资金申请及概念构思。F. Richomme：参与实验研究及数据分析。A. Chetouani：负责文稿修订与编辑、方法设计及数据分析。M. Kchaw：参与文稿修订与编辑、实验研究及数据分析。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢法国国家研究机构（Agence Nationale de la Recherche）及LabEx EMC3通过REFAIRE项目（项目编号：ANR-10-LABX-09-01）提供的财政支持。
