中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
軟磁材料（SMMs）對于高效應用中的機電能量轉換而言必不可少，但由于電機轉速提高，使其面臨著(zhù)日益增加的機械載荷條件。提高軟磁材料的屈服強度對于防止磁性能下降以及因塑性變形而失效至關(guān)重要，然而大多數軟磁材料的屈服強度遠低于1GPa。
近日，德國馬普所Dierk Raabe院士團隊提出了一種多組元納米結構化策略，通過(guò)熱處理中的變形和析出作用，在Fe-Ni-Co-Ta材料中引入形態(tài)各向異性的納米析出相，從而實(shí)現了軟磁材料屈服強度的倍增。
研究人員設計了一種塊狀多組元軟磁材料，其具備以下力學(xué)性能：強度達2GPa，延展性良好(12%)，飽和磁化強度高(115Am2· kg?1)，矯頑力相對較低(0.36kA·m?1)以及電阻率高(62.5μΩ·cm)。通過(guò)構建形態(tài)各向異性且共格的納米析相來(lái)實(shí)現這一構想，這些析出相在空間尺寸、分布形態(tài)、化學(xué)成分以及共格應力方面都經(jīng)過(guò)了優(yōu)化。運用跨越多個(gè)長(cháng)度尺度的相關(guān)實(shí)驗及計算探測手段，揭示了該材料的磁學(xué)性能以及相應的磁化機制。多種力學(xué)強化和增韌機制與軟磁特性相結合，產(chǎn)生了多功能的性能特征。強化機制的實(shí)現方式不會(huì )干擾磁疇壁運動(dòng)，從而調和了原本相互排斥的材料設計目標。這類(lèi)多組元合金廣闊且近乎無(wú)限的成分空間以及非平衡納米結構設計理念，對于開(kāi)發(fā)高能效軟磁材料至關(guān)重要，這些軟磁材料能夠承受?chē)揽恋臋C械載荷條件，同時(shí)又不會(huì )犧牲其低磁滯損耗的特性。
盡管引入高數量密度且不同類(lèi)型的晶格缺陷會(huì )導致矯頑力適度升高，但這種材料設計理念為那些優(yōu)先考慮機械強度而非最小矯頑力的高效機電能量轉換應用提供了一種新途徑，特別適用于在使用或制造過(guò)程中暴露于嚴重離心機械載荷下、承受高機械應力的磁性部件。對于這些部件而言，傳統軟磁材料在機械性能方面要么太脆要么太軟，因此，它們往往會(huì )被應用到電動(dòng)汽車(chē)電機、高速飛輪儲能裝置等面臨惡劣且動(dòng)態(tài)機械載荷下、對軟磁部件需求較高的系統中。
來(lái)源：《自然通訊》
