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我院李志明团队与国际合作者在Nature上发表论文:研发具有高强度、高延展性、极低矫顽力的多组元软磁合金

发布时间:2022-08-12    作者:蔡圳阳    来源:     浏览次数:

近日,中南大学材料科学与工程学院李志明教授与德国马普所Dierk Raabe教授等研究人员合作在国际学术期刊Nature上发表了题为“A mechanically strong and ductile soft magnet with extremely low coercivity”的研究论文,报道了一种具有高机械强度、高拉伸延展性、低矫顽力、中等饱和磁化强度和高电阻率的多组元软磁合金,为解决金属材料机械性能与软磁性能之间的矛盾提供了重要思路。该论文的第一作者为马普所博士生韩六六(毕业于中南大学,系我校公派留学博士生),中南大学材料科学与工程学院李志明教授和马普所Dierk Raabe教授为通讯作者。

高性能软磁合金是电气应用领域的关键材料。对于在应力加载条件下服役的软磁合金部件,在具备优良软磁性能(如低矫顽力、高饱和磁化强度等)的前提下,机械性能(如强度、塑性等)也非常重要。但大多数提高合金机械强度的方法都会在合金组织中引入较为显著的微观应力场,对磁畴壁产生钉扎效应,从而增加矫顽力,恶化软磁性能。针对软磁合金材料中机械性能与软磁性能的这种矛盾,李志明教授和Dierk Raabe教授等研究人员设计了一种 Fe-Co-Ni-Ta-Al 多组元合金,其微观组织由面心立方结构的基体和共格有序的纳米析出相(尺寸约为90nm)组成;该种纳米相可阻碍合金基体中的位错运动,产生强化效应;同时,该种纳米相尺寸小,且与基体的共格应力低,其与磁场的相互作用体积小于磁畴壁宽度,使得其对磁畴的钉扎效应最小化,从而使合金保持极低的矫顽力。该研究为解决金属材料机械性能与软磁性能之间的矛盾提供了重要思路,所研发的合金体系在未来高性能软磁部件中具有重要应用价值。

此外,李志明教授团队与合作者近期还报道了多种高性能合金的设计新思路,例如具有高应力孪生效应的超高强韧高熵钢(Nature Communications, 2022, 13, 3598), 具有接近理想强度的超间隙固溶合金(Nature Communications, 2022, 13, 1102), 具有高电阻、低电阻温度系数、高强度和较好变形能力的低成本铁素体型多组元电阻合金(Acta Materialia, 2022, 238, 118209)等,被广泛关注和高度评价。


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