西安交大前沿院馬天宇教授團隊在先進磁性材料領域取得重要進展

磁致伸縮材料是感知磁場并產(chǎn)生智能驅(qū)動特性的特種功能材料，在深空與深海探測等高技術領域應用前景廣闊。高性能工程應用要求磁致伸縮材料不僅能在寬溫域內(nèi)產(chǎn)生無滯后的大體積磁致伸縮效應（即同時沿縱向和橫向產(chǎn)生大的彈性變形），而且具備良好的結構承載性（即兼具高強度和高塑性）。然而，基于二級相變的磁性材料不產(chǎn)生體積磁致伸縮效應，且大磁致伸縮材料多為本征脆性的金屬間化合物；盡管少部分具有大體積磁致伸縮效應的一級相變材料塑韌性良好，但存在磁致伸縮滯后大和服役溫域窄的先天不足。因此，亟需發(fā)展新原理和新方法，研發(fā)同時滿足上述結構-功能一體化苛刻要求的先進材料。

*近，前沿院馬天宇教授團隊基于多主元交互效應思想，設計出一種新型磁性材料——寬溫域無滯后大體磁致伸縮強韌高熵合金（Fe-Co-Al-Cr-Ni，簡稱Ni10-HEA）。如圖1所示，該合金在298 K到100 K的寬溫域表現(xiàn)出無滯后的大體積磁致伸縮效應，其體積磁致伸縮系數(shù)和服役溫域均優(yōu)于已有的體磁致伸縮材料。此外，該合金還同時具備寬溫域高強度和高韌性，屈服強度、拉伸強度和拉伸斷裂應變均優(yōu)于商用磁致伸縮材料，而且在降溫過程中也不發(fā)生韌-脆轉(zhuǎn)變。因此，該工作為深空與深海探測技術急需的特種功能材料提供了重要候選，也為設計高性能結構-功能一體化材料提供了新思路。相關工作以《強韌高熵合金的無滯后大體磁致伸縮效應》“Large Non-hysteretic Volume Magnetostriction in a Strong and Ductile High-Entropy Alloy”為題在線發(fā)表于材料領域國際*期刊《先進材料》（Advanced Materials）。同時，該工作已申報國家發(fā)明專利。前沿院助理教授茍峻銘和博士生潘贇為論文*作者，馬天宇教授為論文通訊作者，合作者包括中國工程物理研究院張昌盛博士、四川大學劉暢博士和中國科學院寧波材料研究所夏衛(wèi)星研究員。

西安交通大學前沿院和金屬材料強度國家重點實驗室為上述論文的通訊單位。研究得到了國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學基金項目和中央高�；�本科研業(yè)務費專項資金項目的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202404192

馬天宇教授課題組主頁：http://gr.xjtu.edu.cn/web/matianyu/home

相關新聞