近日，中心谢红波副研究员在多主元合金磁性调控及微观结构解析研究方面取得重要进展，研究团队在FeCoNiAlTi合金中引入纳米层片异质结构策略，成功打破了强度、矫顽力与饱和磁化强度之间的传统权衡。相关研究成果以“Nano-lamellar heterostructures dictate magnetic tunability from ultra-soft to hard states in Fe30Co30Ni30Al5Ti5 alloy”为题发表于金属材料顶级期刊《材料学报》（Acta Materialia）。
图1 合金的原子尺度表征
图2 合金的三维原子探针分析
磁性材料的开发长期受限于性能间的内在权衡：软磁材料提高力学强度通常会降低磁软度；硬磁材料也面临饱和磁化强度与磁晶各向异性场之间的矛盾。尽管多主元合金（MPEAs）凭借其广阔的成分设计空间为克服这些权衡提供了可能，但传统的析出强化往往需要添加非磁性元素，这不可避免地降低了饱和磁化强度。且现有的磁性合金大多专门针对单一的软磁或硬磁应用进行设计，极少能从同一前驱体中按需定制出截然不同的磁响应。为此，本研究提出了一种全新的合金设计策略，旨在解决上述关键科学问题。
图3 材料的性能评估（室温磁滞回线、矫顽力、屈服强度及饱和磁化强度的演变趋势对比）
研究团队综合运用球差校正（HAADF-STEM）、三维原子探针（APT）以及综合物性测量仪（PPMS）等先进表征手段，系统解析了合金中交替的BCC与L12纳米层状结构的演化规律及其磁畴动力学。研究发现，该层状结构在时效初期能诱发显著的纳米相界强化，并反常地将矫顽力降低一个数量级至超软磁态（0.233 kA/m）；而延长时效则驱动该结构演化为高度各向异性的致密网络，使合金确定性地转变为强健的硬磁态（21.452 kA/m）。深入机制解析表明，富Fe-Co纳米层状BCC相在演变中主导了微磁学功能的根本性转换——由初期的“交换弹簧软化效应”转变为后期的“强形状各向异性主导的磁畴壁钉扎效应”，并在实现磁态跨越的同时，协同将饱和磁化强度提升至158 Am2/kg，屈服强度跃升至2360 MPa。该发现不仅为理解复杂多相架构中的磁畴壁动力学提供了关键认识，也为“成分不变、结构可调”的新型多功能磁性合金设计提供了重要理论依据。
我校材料学院博士研究生鄢邵文与娄为鑫为论文的共同第一作者，分析测试中心谢红波副研究员、材料学院卢一平教授及香港理工大学焦增宝教授为论文的共同通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2026.122428
