华中科技大学，又发Nature子刊！
文摘
2024-11-12 08:00
四川
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软磁材料（Soft-Magnetic Materials，SMMs）广泛应用于电动机、电力传输和可持续电动出行等领域，具有重要的经济和环境价值。与传统的铁磁材料相比，软磁材料具有较低的磁滞损耗和较高的磁导率，因而能够在电动机和变压器等设备中提高效率。然而，现有的软磁材料在实现高饱和磁通密度（Bs）和低矫顽力（Hc）之间仍然面临较大的挑战，尤其是在制造过程中保持良好的磁性能与机械性能之间的平衡。因此，开发兼具高Bs和低Hc的软磁材料成为了材料科学中的重要课题。近年来，基于多组分合金（如高熵合金（HEAs）和中熵合金（MEAs））的软磁材料因其可调的成分和显著的性能优势受到越来越多的关注。特别是Fe-Co-Ni系合金，凭借其良好的磁性能和较高的饱和磁通密度，成为了研究的重点。然而，这类合金的矫顽力通常较高，限制了其在低功耗应用中的使用。近年来，增材制造（Additive Manufacturing，AM）技术，特别是激光粉末床熔融（LPBF）技术，因其能够实现复杂形状的精确加工和细致的微观结构调控，成为了解决这一难题的一种潜在方法。近日，来自华中科技大学晶态材料研究室负责人柳林/张成团队的研究人员在软磁材料的增材制造领域取得了新进展。该团队通过设计Fe45Co30Ni25合金，并将Fe2O3纳米氧化物与之混合，采用激光粉末床熔融技术进行加工，成功制备出了具有单一面心立方（FCC）结构的Fe45Co30Ni25 MEA/FeO复合材料。该材料通过高温退火处理，FeO纳米颗粒在合金中作为成核源，促使了FCC相的形成，显著改善了材料的磁性能。最终，制备出的Fe45Co30Ni25 MEA/FeO复合材料具有高达2.05 T的饱和磁通密度和仅115 A m−1的矫顽力，性能远超传统的FCC/BCC双相合金和其他增材制造的软磁合金。通过利用原位相工程，该团队成功实现了对材料结构和磁性能的精细调控，并通过洛伦兹透射电子显微镜（TEM）分析揭示了FCC相中晶界对磁畴壁运动的影响，进一步验证了低矫顽力的来源。这一研究为增材制造技术在软磁多组分合金领域的应用提供了新的思路，同时也为实现高性能低矫顽力软磁材料的制备提供了理论依据。
