研究人员使用多组分合金制造坚固且延展性强的软磁材料

应用于电动发动机的软磁材料(SMM)将能量从可持续资源转化为电能。目前在工业中使用的传统SMM在严重的机械负载下容易损坏。来自Max-Planck-InstitutfürEisenforschung(MPIE)、达姆施塔特工业大学和中国中南大学的研究人员开发了一种新的设计策略，可以延长SMM的使用寿命并为高速等高级应用铺平道路马达。他们在《自然》杂志上发表了他们最近的发现。

引入纳米粒子以提高强度和延展性

“我们目前在传统软磁材料中面临的问题是在一方面是软磁，另一方面是机械强度之间的权衡，”MPIE博士研究员、该出版物的第一作者LiuliuHan解释说.材料的更高强度通常是通过实现微观结构特征(如沉淀和缺陷)来实现的。根据现有技术，将这些纳米颗粒引入软磁材料中将抑制畴壁的运动，从而降低磁化力。科学家们发现，纳米粒子的大小对于磁体的机械强度和延展性及其磁性都起着至关重要的作用。

“到目前为止，人们认为较小的纳米粒子与畴壁的相互作用较少，因此是优选的。然而，事实恰恰相反。我们实施了略低于畴壁宽度的粒子。这种粗化意味着更小的比表面积并减少内应力水平，使磁性不受影响，”韩说。

用于高级软磁体的多元合金系统

研究团队在多元合金体系中实现了这一设计理念，源自高熵合金概念，包含具有多功能特性的铁、镍、钴、钽和铝，这对于主要针对软磁特性的常规软磁体来说是不常见的。此外，基于新合金系统的材料比传统的磁性材料更容易制造，使用寿命更长。

“在计算计算和机器学习的帮助下，我们现在正试图通过减少钴等昂贵元素的含量以及寻找具有相似特性的替代品来寻找降低所提议合金成本的方法，”FernandoMaccari博士是达姆施塔特工业大学功能材料小组的博士后研究员，也是该出版物的第二作者。在TUDarmstadt研究了磁性，而在MPIE完成了成分的设计和合金的表征。

此处使用的合金成分可作为多组分合金的模型系统。使用多元合金的概念不仅限于软磁材料，还适用于具有新的和不寻常的功能和机械性能组合的先进合金。