磁致伸縮材料是感知磁場(chǎng)并產(chǎn)生智能驅(qū)動(dòng)特性的特種功能材料，在深空與深海探測(cè)等高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。高性能工程應(yīng)用要求磁致伸縮材料不僅能在寬溫域內(nèi)產(chǎn)生無(wú)滯后的大體積磁致伸縮效應(yīng)（即同時(shí)沿縱向和橫向產(chǎn)生大的彈性變形），而且具備良好的結(jié)構(gòu)承載性（即兼具高強(qiáng)度和高塑性）。然而，基于二級(jí)相變的磁性材料不產(chǎn)生體積磁致伸縮效應(yīng)，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(yīng)的一級(jí)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(shí)滿(mǎn)足上述結(jié)構(gòu)-功能一體化苛刻要求的先進(jìn)材料。

*近，前沿院馬天宇教授團(tuán)隊(duì)基于多主元交互效應(yīng)思想，設(shè)計(jì)出一種新型磁性材料——寬溫域無(wú)滯后大體磁致伸縮強(qiáng)韌高熵合金（Fe-Co-Al-Cr-Ni，簡(jiǎn)稱(chēng)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(wú)滯后的大體積磁致伸縮效應(yīng)，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(shí)具備寬溫域高強(qiáng)度和高韌性，屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和拉伸斷裂應(yīng)變均優(yōu)于商用磁致伸縮材料，而且在降溫過(guò)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(cè)技術(shù)急需的特種功能材料提供了重要候選，也為設(shè)計(jì)高性能結(jié)構(gòu)-功能一體化材料提供了新思路。相關(guān)工作以《強(qiáng)韌高熵合金的無(wú)滯后大體磁致伸縮效應(yīng)》“Large Non-hysteretic Volume Magnetostriction in a Strong and Ductile High-Entropy Alloy”為題在線發(fā)表于材料領(lǐng)域國(guó)際*期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）。同時(shí)，該工作已申報(bào)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)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(guó)工程物理研究院張昌盛博士、四川大學(xué)劉暢博士和中國(guó)科學(xué)院寧波材料研究所夏衛(wèi)星研究員。

西安交通大學(xué)前沿院和金屬材料強(qiáng)度國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為上述論文的通訊單位。研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)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(yè)：http://gr.xjtu.edu.cn/web/matianyu/home

相關(guān)新聞