磁性材料無處不在-在發(fā)動機，風力渦輪機，電子設備和冰箱中-因此，人們迫切需要具有更好磁性的材料。TU Delft的研究人員，材料科學與工程系的Biswanath Dutta和FritzKörmann揭示了一種機制，可以改善相對較新的一類稱為HEA的多組分合金的磁性能。他們的工作本周發(fā)表在《高級功能材料》上。

高熵合金(HEA)大約在15年前提出，從那時起，由于其出色的物理，機械和功能特性，例如更高的強度，有希望的磁性能和更好的電阻，引起了材料科學界的廣泛關注。生銹和腐蝕。Dutta說：“該項目的重點是尋找新的機制，通過這些機制我們可以改善HEA的磁性能。” “要做到這一點，就必須發(fā)揮化學作用，因此要改變合金的成分。”

傳統(tǒng)的合金通常由一個主要成分和少量其他添加元素組成，例如鋼，是一種鐵與1%的碳混合而成的合金，而傳統(tǒng)的合金與之不同，HEA幾乎由五個或更多元素以相等的比例組成。在這項研究中，研究小組研究了FeCoNiMnCu HEA的成分，該成分包含鐵，鈷，鎳，錳和銅。杜塔說：“我們在德國的Max-Planck-InstitutfürEisenforschung的同事將這種材料在特定的固定溫度下加熱了不同的時間。” “他們注意到了兩件事：一是加熱HEA 240小時改善了它的磁性能。二是在材料中，不同元素被隔離到合金內(nèi)的不同區(qū)域。”

利用這些信息，Dutta進行了理論模擬，最終能夠解釋為什么長時間加熱后磁性能得到改善：“銅不喜歡與其他元素形成固態(tài)均勻混合物，因此加熱樣品越多，銅越難從其他四個元素中分離出來，從而導致組成不同的不同區(qū)域，例如富鐵鈷區(qū)域和富銅區(qū)域。” 這些不同的區(qū)域具有不相等的體積，從而導致較大的體積和較小的體積之間的相干應力。“而且如果這些區(qū)域之一對磁性能特別重要，則體積膨脹可以改善那些磁性能。”

因此，實際上，這里有兩種機制在起作用：一種是形成具有不同化學組成的兩個區(qū)域(一種在技術上稱為旋節(jié)線分解的現(xiàn)象)，另一種因素是所導致的體積差異以及不同區(qū)域之間的相干應力。

在對這些機理有了更好的理解之后，研究人員可以開始研究其他磁性HEA和多組分合金，以確定是否發(fā)生這種相同行為，從而改善了它們的磁性能。杜塔說：“試圖通過旋節(jié)線分解改善磁性能的概念是非常新的，而且這些新機制將幫助我們尋找新的磁性材料，例如在較少使用氣體而更多使用的制冷系統(tǒng)中可能使用的磁性材料。固態(tài)磁性材料，將更加環(huán)保。”