负混合焓策略引领高饱和磁化强度强韧软磁高熵合金设计

针对软磁材料机械性能与磁性能难以协同优化的难题，研究人员通过负混合焓（ΔHmix ）调控策略，设计出Fe-Co-Ni-Al-Nb-B高熵合金（HEA）。该材料兼具高饱和磁化强度（Ms =135.28 Am2 kg?1 ）、低矫顽力（Hc =227.54 A m?1 ）及优异力学性能（σUTS =1187.5 MPa，εf =38.7%），为高性能电机轻量化设计提供新思路。

　　

在能源转换设备如电机和变压器中，软磁材料的高饱和磁化强度（M_s
）和低矫顽力（H_c
）是提升效率的关键，但传统材料如硅钢和Permendur合金面临强度不足的瓶颈，而纳米晶合金又受限于脆性。更棘手的是，强化所需的缺陷会阻碍磁畴移动，导致磁性能恶化。这一"强度-磁性"矛盾长期制约着材料发展。高熵合金（HEA）的多主元特性为解决该问题提供了新思路，但现有软磁HEA普遍存在M_s
偏低或塑性较差的问题，例如BCC结构HEA虽具有较高M_s
但延展性差，双相合金则因界面效应导致H_c
激增。

为突破这一瓶颈，研究人员提出负混合焓调控新策略，通过Fe/Co/Ni与Al/Nb间的强化学相互作用，在Fe_34.9
Co₃₈
Ni₁₈
Al₆
Nb₃
B_0.1
（at.%）合金中构建高密度L1₂
纳米析出相。研究采用真空电弧熔炼结合热机械处理的制备工艺，通过相图计算（Pandat软件）优化成分，利用透射电镜（TEM）和三维原子探针（3D-APT）表征微观结构，结合磁性能测试（VSM）和力学性能测试系统评估综合性能。

Alloy design
通过负混合焓驱动有序纳米结构形成，选择FCC基体保证加工性，添加Al/Nb诱导L1₂
相析出，B元素用于晶界净化。相图计算显示该成分在高温下为单相FCC，冷却时析出L1₂
相。

Strengthening and deformation mechanisms
定量分析表明，沉淀强化（Δσ_p
）贡献率达62%，L1₂
相与基体共格应变场阻碍位错运动；同时纳米析出相尺寸（~30 nm）优化避免了磁畴钉扎，使H_c
保持在227.54 A m^?1
的低水平。

Conclusions
该研究实现了三大突破：（1）M_s
达135.28 Am²
kg^?1
，超越多数软磁HEA；（2）通过L1₂
相尺寸调控使H_c
降低约40%；（3）强度-塑性协同提升机制为"背应力强化"效应。该工作发表于《Materials Today》，为开发兼具高功率密度和可靠性的新一代电机材料奠定基础。