大连理工大学材料学院在软磁高熵合金领域取得突破性成果

近日，大连理工大学材料科学与工程学院卢一平教授团队在软磁高熵合金研究领域取得突破性成果。该研究针对传统软磁材料力学性能与软磁性能相互矛盾的问题，基于高熵合金的设计思想，创新提出了负混合焓设计策略，成功开发出兼具高饱和磁化强度、高强度与高塑性的新型软磁高熵合金。研究成果以“负混合焓路径指导设计具有高饱和磁化强度的高强韧软磁高熵合金”（Negative mixing enthalpy route guides strong and ductile soft magnetic high-entropy alloys with high saturation magnetization）为题，发表在材料科学领域*期刊《今日材料》（Materials Today）上。

软磁材料是指一类易于磁化和退磁的磁性材料，高性能软磁材料是现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，其通过高效、低损耗地传导和变换磁能，实现电能-磁能-机械能的高效传输、转换和利用，传统软磁材料 (如硅钢、坡莫合金、铁氧体等) 虽具有低矫顽力、高磁导率等优点，但普遍存在强度低、脆性大等问题，难以满足高应力载荷环境的服役要求。这类材料的设计需具备高饱和磁化强度以满足轻量化设计，低矫顽力降低能量损耗，高强度防止材料变形，高塑性预防灾难性失效。材料的饱和磁化强度主要取决于铁磁性元素的浓度和晶体结构，矫顽力与材料微观结构密切相关，材料的强化机制主要有固溶强化、沉淀强化、位错强化和晶界强化等，这些强化机制的引入会降低铁磁性元素的浓度、改变材料的晶体结构、阻碍磁畴壁的移动、产生应力集中，从而严重损害材料的饱和磁化强度、矫顽力和塑性。因此，该研究基于高熵合金的设计思想，突破传统软磁合金的设计范式，创新性结合负混合焓设计策略与热力学相图计算，优化合金成分，调控微观结构，抑制有害相析出，协调高强度与软磁性能之间的矛盾。

成功设计出新型Fe-Co-Ni-Al-Nb-B系高熵合金，微观组织由无序的FCC基体和与基体共格的有序纳米相构成，合金展现出优异的软磁性能 (Ms=135.28 Am2kg-1, Hc=227.54 Am-1) 和拉伸力学性能 (σUTS=1187.5 MPa, εf=38.7%) 组合，同时在居里温度以下展现出超高的稳定性，综合性能远优于传统软磁材料以及已报到的软磁高熵合金，为新一代结构功能一体化高强韧软磁材料的设计和发展提供了新的思路。

该论文*作者是材料学院博士生赵尚，通讯作者为北京工业大学韩晓东教授、美国田纳西大学Peter K. Liaw教授和材料学院院长卢一平教授。材料学院王明亮教授、博士生王欢、王育生等也在数据收集、实验表征、论文写作与修改方面给予了帮助。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.mattod.2025.05.017

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