随着电子设备的小型化和高频化，对软磁复合材料（SMCs）的性能要求也越来越高。FeSiAl基SMCs因其高饱和磁化强度、高电阻率和低成本等优点，成为近年来研究的热点。然而，传统的FeSiAl SMCs存在磁导率低、功率损耗高、机械强度差等问题，限制了其应用范围。因此，开发具有优异综合性能的FeSiAl SMCs成为亟待解决的关键问题。研究方法
该研究采用一种新颖的方法，在FeSiAl粉末表面构建了双Al₂O₃绝缘层。首先，利用NaAlO₂催化FeSiAl表面的Al原子与水反应，形成原位外延Al₂O₃内层；然后，通过NaAlO₂水解生成非晶Al₂O₃外层，从而获得双层Al₂O₃包覆结构。采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）等对材料的微观结构和化学组成进行了表征。此外，还对复合材料的磁性能和力学性能进行了测试。研究亮点
双重保障，有效绝缘: 成功在FeSiAl粉末表面构建了双Al₂O₃绝缘层，有效提高了材料的绝缘性能，降低了涡流损耗。
高磁导率，低损耗: 制备的FeSiAl/NaAlO₂ SMCs展现出优异的磁性能，磁导率高达101，功率损耗低至128 mW/cm³（50 mT，100 kHz）。
力学性能显著提升: 原位Al₂O₃/非晶Al₂O₃双层结构增强了界面结合力，使复合材料的抗压强度达到36.5 MPa。
研究意义
该研究开发的双Al₂O₃绝缘层制备方法，有效提高了FeSiAl SMCs的综合性能，为高性能SMCs的制备提供了一种新的思路。该方法具有工艺简单、成本低廉等优点，有望推动FeSiAl SMCs在电力电子等领域的广泛应用，促进电子设备的小型化。![]()
图1. (a) FeSiAl/NaAlO₂断裂界面的高角环形暗场像(HAADF)及相应的EDS元素分布图。(b) (a)中橙色虚线框区域的透射电镜(TEM)图像。(c) (b)中橙色方框区域的高分辨透射电镜(HRTEM)图像。(d) (c)中橙色虚线框区域的快速傅里叶变换(FFT)图像。(e) (c)中橙色方框区域的HRTEM放大图像。(f) 外层非晶Al₂O₃亚层的HRTEM图像。
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图2. (a, b) FeSiAl/H₃PO₄ SMC的截面图像及相应的EDS元素分布图。(c, d) (a)中橙色和青色方框对应的FeSiAl/H₃PO₄ SMC截面放大图像。(e-g) 不同放大倍数下FeSiAl/H₃PO₄ SMC的断口形貌。(h) (f)对应的EDS元素分布图。
这项工作的第一作者是杭州电子科技大学的李红霞教授。杭州电子科技大学的白国华教授和张雪峰教授是该论文的通讯作者。H. Li, G. Bai, M. Zhao, S. Yu, Z. Lu, H. Yang, M. Cheng, Z. Zhang, X. Liu, W. Chen, Z. Li, X. Liu, E. Zhang, X. Zhang, FeSiAl soft magnetic composite with double Al2O3 insulation layers for simultaneous high mechanical and magnetic properties, Journal of Materials Science & Technology 206 (2025) 307-316. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2024.04.042
