Nd-Fe-B材料由于其高剩磁和高的最大能量积，是高性能永磁体的核心材料体系，已广泛应用于新能源汽车电机、风力发电和家用电器[1]、[2]。它们的磁性能与微观结构密切相关。在烧结Nd-Fe-B磁体中，晶粒取向、晶粒尺寸和晶界相的分布被广泛认为是决定剩磁和矫顽力的关键因素[3]、[4]。因此，旨在优化磁性能的微观结构控制一直是Nd-Fe-B磁体研究的核心课题。热变形Nd-Fe-B磁体通过高温塑性变形诱导晶粒沿易磁化轴排列，提供了一种制备高纹理磁体的替代技术途径[5]。与传统烧结磁体相比，这种方法能够在显著减少重稀土元素消耗的同时实现高剩磁，从而在成本效益以及热稳定性和耐腐蚀性方面具有优势[6]、[7]、[8]。然而，Nd?Fe??B主相的显著磁晶各向异性使得高温下的塑性变形行为变得复杂。变形行为与微观结构演变之间的关系尚未完全理解。这一限制阻碍了热变形Nd-Fe-B磁体性能的进一步优化。
在热变形过程中，Nd-Fe-B磁体的塑性流动行为通过应力-应变曲线来表征。以往的研究主要基于这些曲线分析流变行为，重点关注宏观应力响应[9]、[10]。相比之下，将变形特性与微观结构演变联系起来的系统研究仍然有限。已有研究表明，在某些变形条件下，热变形Nd-Fe-B的应力-应变曲线表现出非单调演变，即在达到峰值后应力随应变增加而减小[11]。这一变形特征在结构材料的高温塑性变形背景下已被广泛讨论，通常被称为应变软化[12]、[13]。然而，在Nd-Fe-B体系中，应变软化行为与微观结构演变之间的内在关系尚未得到系统分析。其与变形条件和磁性能的耦合关系也不清楚。
在结构材料中，应变软化的发生通常与应力分布的变化和塑性变形过程中主导变形机制的演变有关。已报道的应变软化起源主要包括位错介导的动态恢复[14]、[15]和动态再结晶[16]、[17]、[18]。热不均匀性引起的绝热剪切带的形成也有报道[19]、[20]。其他机制还包括特定条件下的相变[21]、[22]、形状记忆合金中的应力诱导变形，以及拉伸测试中的缩颈引起的应力减小[23]、[24]。然而，对于热变形Nd-Fe-B来说，这些机制中的几种不太可能起主导作用。由于其四方晶体结构的固有低塑性、细小的初始晶粒尺寸以及富Nd晶界相的润滑作用，位错活性受到强烈抑制。有报道指出，即使在1000°C时，Nd-Fe-B相中的位错也基本上是不动的[25]。只有在高温（>1050°C）压缩微米级烧结Nd-Fe-B晶粒时，才观察到位错辅助的变形[10]。因此，在典型的热变形条件下，Nd-Fe-B的应力-应变曲线不会表现出与位错介导的软化机制相关的特征性应力减小。
相反，由于高温下富稀土晶界相呈液态或半液态，Nd-Fe-B的塑性变形主要由晶界滑移和晶粒旋转控制。在这种情况下，热变形Nd-Fe-B中观察到的应变软化行为可能反映了应力传递路径的变化以及塑性流动过程中晶粒协同变形程度的变化。然而，这种行为的物理起源需要通过变形特性和微观结构特征的联合分析来进一步澄清。
基于上述变形特性，热变形Nd-Fe-B磁体的塑性变形行为受到多种因素的影响。这些因素包括晶粒取向演变和晶粒尺寸。在热变形过程中，晶粒会发生明显的各向异性生长。这种生长导致复杂的变形机制，并对变形温度、变形率和初始晶粒尺寸具有高敏感性。在这些因素中，晶粒尺寸被广泛认为是控制变形行为的关键参数之一。以往的研究表明，微米级烧结Nd-Fe-B和纳米晶热变形Nd-Fe-B磁体在变形行为和加工特性上存在显著差异[10]、[26]、[27]。对于微米级烧结Nd-Fe-B磁体，其内在的脆性和较大的晶粒尺寸阻碍了高温变形过程中晶粒取向演变的直接研究[28]。
HDDR（氢化-分解-脱附-重组）工艺可以显著细化晶粒尺寸，使其约为传统烧结磁体的十分之一。这种细化为研究粗晶粒Nd-Fe-B的高温变形行为提供了新的材料基础。然而，在传统的HDDR磁体中，富Nd相通常分布不均匀。相邻主相晶粒之间的连续且超薄的晶界相通常不存在，这限制了塑性变形能力[29]、[30]。相比之下，可以通过对熔融旋压的纳米晶材料施加HDDR工艺来获得Nd-Fe-B前体。这些前体具有更均匀的晶界相分布和适中的晶粒尺寸。所得晶粒尺寸介于纳米晶热变形磁体和微米级烧结磁体之间。因此，高温变形能力得到了改善[31]。
因此，研究这些材料的变形行为对于阐明纳米晶Nd-Fe-B和微米级Nd-Fe-B之间的变形机制转变至关重要。它还有助于确定与这种转变相关的临界晶粒尺寸。因此，本工作选择了熔融旋压的纳米晶粉末和熔融旋压的HDDR粉末作为模型材料，系统研究热变形过程中的应变软化行为。
本研究重点关注热变形Nd-Fe-B磁体在塑性变形过程中的应变软化行为，特别强调晶粒尺寸的作用。在不同变形温度和变形率下，系统分析了不同晶粒尺寸Nd-Fe-B材料的应力-应变响应。定量表征了应变软化的演变过程，并基于微观结构观察进一步讨论了其背后的物理机制。在此基础上，分析了应变软化行为与磁性能之间的关系。获得了关于热变形Nd-Fe-B磁体中应变软化物理起源的新见解，并阐明了其在微观结构演变和性能优化中的作用。
