科学家们开发了兼顾“三高”的新型软磁高熵合金

近日，大连理工大学教授卢一平在软磁高熵合金研究领域取得突破。针对传统软磁材料力学性能与软磁性能之间的矛盾，根据高熵合金的设计理念，创新性地提出了负混合焓设计策略，成功开发出高饱和磁化强度、高韧性、高塑性的新型软磁高熵合金。相关结果发表在今天的材料上。

软磁材料是指易于磁化和退磁的磁性材料。高性能软磁材料是当代电气电子工业的基石，广泛应用于电力、电子、交通、信息等领域。通过高效、低损耗的磁能传导和转换，可以实现电能、磁能和机械能的高效传输、转换和应用。传统软磁材料虽然具有低矫顽力、高磁导率等优点，但强度低、脆性大，不能满足高应力负荷环境的使用要求。这种材料的设计需要高饱和磁化强度来满足轻量化设计，低矫顽力减少能量损失，高韧性避免材料变形，高塑性防止破坏性失效。材料的强化机制主要包括固溶强化、沉淀强化、位错强化和晶界强化。这些强化机制的引入将降低铁磁元素的浓度，改变材料的晶体结构，阻碍磁类壁的移动，产生应力集中，从而严重影响材料的饱和磁化强度、矫顽力和塑性。

在本研究中，团队基于高熵合金的设计理念，打破了传统软磁合金的设计范式，创新地将负混合焓设计策略与热图计算相结合，改进合金成分，调节微观结构，抑制有害相沉淀，协调高韧性与软磁性能之间的矛盾。该团队成功地制作了一个新的Fe-Co-Ni-Al-Nb-B系高熵合金，微观组织由无序的FCC基材和与基材相同的有序纳米组成。合金表现出优异的软磁性能和拉伸力学性能组合，在室内温度以下表现出超高的稳定性，整体性能远优于传统的软磁材料和报道的软磁高熵合金。

本研究为新一代结构功能集成的高韧性软磁材料的设计和开发提供了新的思路。