研究人員使用多組分合金制造堅固且延展性強的軟磁材料

應用于電動發動機的軟磁材料(SMM)將能量從可持續資源轉化為電能。目前在工業中使用的傳統SMM在嚴重的機械負載下容易損壞。來自Max-Planck-InstitutfürEisenforschung(MPIE)、達姆施塔特工業大學和中國中南大學的研究人員開發了一種新的設計策略，可以延長SMM的使用壽命并為高速等高級應用鋪平道路馬達。他們在《自然》雜志上發表了他們最近的發現。

引入納米粒子以提高強度和延展性

“我們目前在傳統軟磁材料中面臨的問題是在一方面是軟磁，另一方面是機械強度之間的權衡，”MPIE博士研究員、該出版物的第一作者LiuliuHan解釋說.材料的更高強度通常是通過實現微觀結構特征(如沉淀和缺陷)來實現的。根據現有技術，將這些納米顆粒引入軟磁材料中將抑制疇壁的運動，從而降低磁化力。科學家們發現，納米粒子的大小對于磁體的機械強度和延展性及其磁性都起著至關重要的作用。

“到目前為止，人們認為較小的納米粒子與疇壁的相互作用較少，因此是優選的。然而，事實恰恰相反。我們實施了略低于疇壁寬度的粒子。這種粗化意味著更小的比表面積并減少內應力水平，使磁性不受影響，”韓說。

用于高級軟磁體的多元合金系統

研究團隊在多元合金體系中實現了這一設計理念，源自高熵合金概念，包含具有多功能特性的鐵、鎳、鈷、鉭和鋁，這對于主要針對軟磁特性的常規軟磁體來說是不常見的。此外，基于新合金系統的材料比傳統的磁性材料更容易制造，使用壽命更長。

“在計算計算和機器學習的幫助下，我們現在正試圖通過減少鈷等昂貴元素的含量以及尋找具有相似特性的替代品來尋找降低所提議合金成本的方法，”FernandoMaccari博士是達姆施塔特工業大學功能材料小組的博士后研究員，也是該出版物的第二作者。在TUDarmstadt研究了磁性，而在MPIE完成了成分的設計和合金的表征。

此處使用的合金成分可作為多組分合金的模型系統。使用多元合金的概念不僅限于軟磁材料，還適用于具有新的和不尋常的功能和機械性能組合的先進合金。