马普所&中南顶刊：通过共格有序纳米析出获得超强韧软磁高熵合金！

软磁材料(SMM)，如Fe-3wt%Si基合金和坡莫合金，自20世纪初以来一直是用于发电和变电以及用作传感器的标准材料。然而，强度和损伤容限的缺乏限制了传统软磁材料(SMMs)的应用，特别是在机械加载功能器件中。因此，SMMs的强韧化至关重要。然而，由于Bloch壁与用于硬化的缺陷的相互作用，传统的强化概念通常会显著恶化软磁性能。

来自德国马普所Dierk Raabe和中南大学李志明等研究人员，提出了一种克服这一困境的新概念，即通过在非等原子CoFeNiTaAl高熵合金(HEA)的面心立方基体中均匀分散的共格有序纳米沉淀物(<15 nm)来制备具有优异力学性能和吸引人的软磁性能的块体SMMs。与无析出物状态的合金相比，纳米析出物体积分数较大(>42%)的合金在良好的塑性(≈15%)下获得了显著的强度(≈1526 MPa)，而矫顽力仅略有增加(<10.7 Oe)。有序的纳米沉淀物和由此产生的基质中的动态微带折射显著增强了HEA，而纳米沉淀物与基质之间的完全共格导致了所需的无意义的磁场壁出现钉扎效应。本文的发现为开发机械和软磁性能优良的新型高性能材料提供了指导，以满足交通和工业电气化的需要。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202102139

结果表明，通过引入均匀分布的共格有序纳米沉淀物，非等原子FeCoNiTaAl-HEA体系可以转变为具有良好的强度、韧性和软磁响应性能的材料。这些纳米沉淀物的形成是由于Al-Ta和Al-Ni之间的强烈相互作用，从而促进了金属间化合物相的形成，并在亚晶格上产生了一定的固溶体变化。强度和塑性的良好结合来自于大量固溶体、纳米沉淀和动态微带的强化，由此产生了比以往报道的软磁材料更好的力学特性。有序纳米沉淀物与基体的完全共格对强度有显著贡献，但矫顽力仅略有增加。合金设计理念为开发机械性能更好的新型软磁材料开辟了一条道路，例如工业和运输电气化所需的软磁材料。（文：SSC）

图 1. 7Al-HEA 从微米级到近原子级的微观结构。

图2.7Al-HEA的力学行为和变形机制

图3.HEA的软磁行为和相关的Bloch壁的钉扎（pinning）机制。

图4.HEA中L1₂纳米沉淀物、定量晶格错位和晶格应变的统计体积分布。