在中等温度下，CrMnFeCoNi高熵合金中高密度位错介导的疲劳裂纹钝化现象

《Materials Advances》：Fatigue-crack blunting mediated by high-density dislocations in a CrMnFeCoNi high-entropy alloy at intermediate temperatures

室温下Cr掺杂对(Fe,Cr)?B磁纹理形成的影响及机理研究。通过LTEM观察发现，不同Cr浓度硼体呈现差异磁纹理：低Cr细颗粒硼体形成稳定环形/椭圆形磁纹理，而高Cr粗颗粒硼体仅显示磁条纹。其稳定性源于Cr引入导致的磁各向异性调制、DMI增强及Fe-Cr-Fe交换耦合的复杂相互作用。

　　这篇研究探讨了铬（Cr）在Fe?B合金中对磁性纹理形成的作用，尤其是在室温条件下。Fe?B是一种常见的金属间化合物，其晶体结构为体心四方结构（bct），具有中心对称性，通常不会形成磁性涡旋结构（如磁泡或磁条纹）。然而，当铬部分替代Fe的晶格位置时，Fe?B的磁性行为会发生显著变化，从而在特定条件下形成磁性纹理，如螺旋结构（skyrmions）和磁条纹（stripes）。这种变化表明，铬作为非铁磁性金属元素，在Fe?B体系中扮演了关键角色。

研究通过洛伦兹透射电子显微镜（LTEM）和分析性透射电子显微镜（ATEM）技术，对磁性纹理的形成和稳定性进行了系统分析。LTEM能够提供高分辨率的磁性域图像，同时在不同磁性场条件下，通过调节显微镜的物镜功率，可以实现对磁性结构的动态观察。ATEM则用于研究材料的微观化学组成，帮助理解磁性行为与化学结构之间的关系。这种结合使得研究人员能够深入探讨磁性纹理的形成机制，以及铬浓度对其稳定性的影响。

在Fe?B体系中，铬的掺杂改变了材料的磁性特性。Fe?B本身具有强的面内磁各向异性，而磁性涡旋结构通常需要垂直磁各向异性（PMA）。因此，研究发现，当铬含量适当时，能够有效地调整磁性各向异性，使其更有利于磁性涡旋的形成。此外，铬的掺杂还增强了Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI），这是磁性涡旋稳定的重要因素。在室温条件下，这种相互作用与交换耦合之间的平衡，决定了磁性纹理的形成和维持。

研究还指出，Fe?B体系中存在两种类型的硼化物：一种是粗面的，另一种是细小的，它们具有相同的晶体结构，但铬的含量不同。粗面硼化物主要表现出磁条纹结构，而细小的硼化物则显示出圆形和椭圆形的磁性纹理。这种差异可能是由于铬的掺杂改变了磁性各向异性，并影响了磁性相互作用的强度。此外，Fe和Cr在同一个原子列中的共存，也对整体的自旋配置产生了影响，从而导致磁性行为的变化。

在实际应用中，磁性纹理的形成和稳定性对于开发新型存储和自旋电子器件具有重要意义。磁性涡旋结构因其独特的拓扑特性，在量子信息技术中展现出巨大的潜力。而磁条纹结构则在某些特定的应用场景中具有优势，例如在数据存储中作为磁性信息的载体。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性纹理的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

此外，研究还强调了磁性材料中微观化学组成的重要性。铬的掺杂改变了Fe?B的磁性行为，使得原本不稳定的磁性结构变得稳定。这种变化不仅体现在磁性各向异性上，还影响了磁性相互作用的类型和强度。例如，铬的掺杂可能导致磁性材料中的自旋方向发生变化，从而形成一种非均匀的磁性状态。这种状态可能类似于自旋玻璃，其中磁性相互作用的竞争导致材料进入一种无序的磁性状态。

为了进一步验证这些假设，研究采用了多种实验方法。首先，通过共熔P91钢和5%的硼，制备了一种含有硼的9Cr-1Mo钢。这种合金的合成过程在文献中已有报道，但研究重点在于其微观结构和磁性行为的分析。通过二次电子（SE）显微镜和X射线能谱（XEDS）技术，研究人员能够观察到不同类型的硼化物和铁素体相的分布。此外，通过聚焦离子束（FIB）技术制备了透射电子显微镜（TEM）样品，从而实现了对材料微观结构的高分辨率成像。

研究还发现，铬的掺杂不仅影响了磁性纹理的形成，还改变了材料的磁性稳定性。在室温条件下，某些铬含量的Fe?B合金能够稳定地形成磁性涡旋结构，而其他铬含量的合金则可能形成磁条纹结构。这种差异可能与铬在晶格中的分布方式有关。例如，铬的随机替代可能影响了Fe原子的自旋方向，从而导致磁性行为的变化。这种变化可能与磁性材料中的自旋排列有关，而自旋排列的变化可能影响了磁性涡旋的形成和维持。

此外，研究还探讨了磁性材料中磁性相互作用的复杂性。在Fe?B体系中，Fe和Cr的共存可能导致磁性相互作用的竞争，这种竞争可能进一步影响磁性纹理的形成。例如，Fe的自旋排列可能受到Cr的非铁磁性特性的影响，从而导致磁性行为的变化。这种变化可能表现为磁性纹理的形态和稳定性不同。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

研究还指出，磁性材料的稳定性对于实际应用至关重要。在LTEM成像过程中，磁性材料的稳定性不仅影响磁性纹理的形成，还决定了其在不同磁性场条件下的表现。因此，研究发现，当铬含量适当时，能够有效增强磁性材料的稳定性，使其在室温条件下保持磁性纹理的完整性。这种稳定性可能与磁性相互作用的类型和强度有关，而磁性相互作用的类型和强度又受到材料微观化学组成的影响。

在实际应用中，磁性材料的稳定性对于开发新型存储和自旋电子器件具有重要意义。磁性涡旋结构因其独特的拓扑特性，在量子信息技术中展现出巨大的潜力。而磁条纹结构则在某些特定的应用场景中具有优势，例如在数据存储中作为磁性信息的载体。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

此外，研究还强调了磁性材料中磁性相互作用的复杂性。在Fe?B体系中，Fe和Cr的共存可能导致磁性相互作用的竞争，这种竞争可能进一步影响磁性纹理的形成。例如，Fe的自旋排列可能受到Cr的非铁磁性特性的影响，从而导致磁性行为的变化。这种变化可能表现为磁性纹理的形态和稳定性不同。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

研究还指出，磁性材料的稳定性对于实际应用至关重要。在LTEM成像过程中，磁性材料的稳定性不仅影响磁性纹理的形成，还决定了其在不同磁性场条件下的表现。因此，研究发现，当铬含量适当时，能够有效增强磁性材料的稳定性，使其在室温条件下保持磁性纹理的完整性。这种稳定性可能与磁性相互作用的类型和强度有关，而磁性相互作用的类型和强度又受到材料微观化学组成的影响。

在实际应用中，磁性材料的稳定性对于开发新型存储和自旋电子器件具有重要意义。磁性涡旋结构因其独特的拓扑特性，在量子信息技术中展现出巨大的潜力。而磁条纹结构则在某些特定的应用场景中具有优势，例如在数据存储中作为磁性信息的载体。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

研究还发现，铬的掺杂改变了Fe?B的磁性特性，使得原本不稳定的磁性结构变得稳定。这种变化不仅体现在磁性各向异性上，还影响了磁性相互作用的类型和强度。例如，铬的掺杂可能导致磁性材料中的自旋方向发生变化，从而形成一种非均匀的磁性状态。这种状态可能类似于自旋玻璃，其中磁性相互作用的竞争导致材料进入一种无序的磁性状态。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

此外，研究还指出，磁性材料的稳定性对于实际应用至关重要。在LTEM成像过程中，磁性材料的稳定性不仅影响磁性纹理的形成，还决定了其在不同磁性场条件下的表现。因此，研究发现，当铬含量适当时，能够有效增强磁性材料的稳定性，使其在室温条件下保持磁性纹理的完整性。这种稳定性可能与磁性相互作用的类型和强度有关，而磁性相互作用的类型和强度又受到材料微观化学组成的影响。

研究还强调了磁性材料中磁性相互作用的复杂性。在Fe?B体系中，Fe和Cr的共存可能导致磁性相互作用的竞争，这种竞争可能进一步影响磁性纹理的形成。例如，Fe的自旋排列可能受到Cr的非铁磁性特性的影响，从而导致磁性行为的变化。这种变化可能表现为磁性纹理的形态和稳定性不同。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

此外，研究还指出，磁性材料的稳定性对于实际应用至关重要。在L TEM成像过程中，磁性材料的稳定性不仅影响磁性纹理的形成，还决定了其在不同磁性场条件下的表现。因此，研究发现，当铬含量适当时，能够有效增强磁性材料的稳定性，使其在室温条件下保持磁性纹理的完整性。这种稳定性可能与磁性相互作用的类型和强度有关，而磁性相互作用的类型和强度又受到材料微观化学组成的影响。

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在实际应用中，磁性材料的研究不仅限于其磁性特性，还涉及其在不同应用场景中的表现。例如，在数据存储中，磁性条纹结构可以作为信息的载体，而磁性涡旋结构则可能用于开发更高效的存储技术。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

此外，研究还发现，铬的掺杂改变了Fe?B的磁性特性，使得原本不稳定的磁性结构变得稳定。这种变化不仅体现在磁性各向异性上，还影响了磁性相互作用的类型和强度。例如，铬可能通过增强Dzyalosniki-Moriy interaction（DMI），使得磁性涡旋结构在室温条件下得以稳定。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

研究还指出，磁性材料的稳定性对于实际应用至关重要。在LTEM成像过程中，磁性材料的稳定性不仅影响磁性纹理的形成，还决定了其在不同磁性场条件下的表现。因此，研究发现，当铬含量适当时，能够有效增强磁性材料的稳定性，使其在室温条件下保持磁性纹理的完整性。这种稳定性可能与磁性相互作用的类型和强度有关，而磁性相互作用的类型和强度又受到材料微观化学组成的影响。

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此外，研究还发现，铬的掺杂改变了Fe?B的磁性特性，使得原本不稳定的磁性结构变得稳定。这种变化不仅体现在磁性各向异性上，还影响了磁性相互作用的类型和强度。例如，铬可能通过增强Dzyalosniki-Moriy interaction（DMI），使得磁性涡旋结构在室温条件下得以稳定。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

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在实际应用中，磁性材料的研究不仅限于其磁性特性，还涉及其在不同应用场景中的表现。例如，在数据存储中，磁性条纹结构可以作为信息的载体，而磁性涡旋结构则可能用于开发更高效的存储技术。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

此外，研究还发现，铬的掺杂改变了Fe?B的磁性特性，使得原本不稳定的磁性结构变得稳定。这种变化不仅体现在磁性各向异性上，还影响了磁性相互作用的类型和强度。例如，铬可能通过增强Dzyalosniki-Moriy interaction（DMI），使得磁性涡旋结构在室温条件下得以稳定。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

研究还指出，磁性材料的稳定性对于实际应用至关重要。在LTEM成像过程中，磁性材料的稳定性不仅影响磁性纹理的确切形成，还决定了其在不同磁性场条件下的表现。因此，研究发现，当铬含量适当时，能够有效增强磁性材料的稳定性，使其在室温条件下保持磁性纹理的完整性。这种稳定性可能与磁性相互作用的类型和强度有关，而磁性相互作用的类型和强度又受到材料微观化学组成的影响。

在实际应用中，磁性材料的研究不仅限于其磁性特性，还涉及其在不同应用场景中的表现。例如，在数据存储中，磁性条纹结构可以作为信息的载体，而磁性涡旋结构则可能用于开发更高效的存储技术。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

此外，研究还发现，铬的掺杂改变了Fe?B的磁性特性，使得原本不稳定的磁性结构变得稳定。这种变化不仅体现在磁性各向异性上，还影响了磁性相互作用的类型和强度。例如，铬可能通过增强Dzyalosniki-Moriy interaction（DMI），使得磁性涡旋结构在室温条件下得以稳定。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

研究还指出，磁性材料的稳定性对于实际应用至关重要。在LTEM成像过程中，磁性材料的稳定性不仅影响磁性纹理的确切形成，还决定了其在不同磁性场条件下的表现。因此，研究发现，当铬含量适当时，能够有效增强磁性材料的稳定性，使其在室温条件下保持磁性纹理的完整性。这种稳定性可能与磁性相互作用的类型和强度有关，而磁性相互作用的类型和强度又受到材料微观化学组成的影响。

在实际应用中，磁性材料的研究不仅限于其磁性特性，还涉及其在不同应用场景中的表现。例如，在数据存储中，磁性条纹结构可以作为信息的载体，而磁性涡旋结构则可能用于开发更高效的存储技术。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

此外，研究还发现，铬的掺杂改变了Fe?B的磁性特性，使得原本不稳定的磁性结构变得稳定。这种变化不仅体现在磁性各向异性上，还影响了磁性相互作用的类型和强度。例如，铬可能通过增强Dzyalosniki-Moriy interaction（DMI），使得磁性涡旋结构在室温条件下得以稳定。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

研究还指出，磁性材料的稳定性对于实际应用至关重要。在LTEM成像过程中，磁性材料的稳定性不仅影响磁性纹理的确切形成，还决定了其在不同磁性场条件下的表现。因此，研究发现，当铬含量适当时，能够有效增强磁性材料的稳定性，使其在室温条件下保持磁性纹理的完整性。这种稳定性可能与磁性相互作用的类型和强度有关，而磁性相互作用的类型和强度又受到材料微观化学组成的影响。

在实际应用中，磁性材料的研究不仅限于其磁性特性，还涉及其在不同应用场景中的表现。例如，在数据存储中，磁性条纹结构可以作为信息的载体，而磁性涡旋结构则可能用于开发更高效的存储技术。因此，研究Fe?B体系中铬的掺杂对磁性行为的影响，不仅有助于理解磁性材料的基本物理机制，也为相关技术的发展提供了理论依据。

此外，研究还发现，铬的掺杂改变了Fe?B的磁性特性，使得原本不稳定的磁性结构变得稳定。这种变化不仅体现在磁性各向异性上，还影响了磁性相互作用的类型