【背景导读】
铁基纳米晶软磁合金可以兼具高饱和磁感与低铁磁损耗，在百赫兹以上频率下损耗仅为传统硅钢的十分之一至二十分之一，是可以解决目前电机定子铁心高速下铁损快速增加问题的新型节能材料。材料应用所需求的高软磁性能与材料生产所需求的高非晶形成能力在成分设计方面的冲突，是限制高饱和磁感铁基纳米晶软磁合金应用的主要因素。
铁基纳米晶合金通常由铁基非晶合金经过热处理发生纳米晶化形成。本团队的前期研究成果表明，非晶合金在晶化前的热历史，对其晶化行为具有遗传性的影响，理论上可以用于优化铁基纳米晶合金的微观结构与软磁性能【Acta Mater. 185 (2020) 38-44】。但是，目前仍然缺少相关的系统性研究与直接的实验证据。近年来在实验中已经证明采用高升温速率热处理可以有效地优化软磁性能，解决高软磁性能与高形成能力在成分设计方面的冲突。因此，研究铁基非晶合金非晶态热历史对其纳米晶化行为的影响，对优化纳米晶合金的软磁性能具有重要意义。
【成果掠影】
中国科学院宁波材料技术与工程研究所王军强团队从等温晶化动力学的角度出发，利用高精度纳米差示扫描量热仪研究了高饱和磁感铁基非晶合金热历史与晶化动力学之间的关联，发现提升弛豫温度可以有效地促进铁基非晶合金的形核动力学过程。研究成果以“Influence of thermal history on the crystallization behavior of high-Bs Fe-based amorphous alloys”发表在《中国科学：物理学 力学 天文学》（Science China Physics, Mechanics & Astronomy）上。
【核心创新点】
利用高精度闪速差示扫描量热仪测量了高饱和磁感铁基非晶合金在同一温度下等温纳米晶化过程中的热流变化。分别通过调控升温速率与增加低温预弛豫时间改变等温过程中的保留弛豫焓，发现反映晶化动力学的Avrami常数与高温保留弛豫焓呈现出单调的正相关关系。采用提升弛豫温度的方法，可以在保持纳米晶合金饱和磁感不变的前提下，使矫顽力降低62%，磁导率提升105%，铁磁损耗降低45%。本工作直接证明了非晶合金热历史对其晶化动力学存在遗传性，发现了弛豫温度对非晶合金形核动力学的影响规律，并为通过调控非晶态弛豫过程优化纳米晶软磁性能提供了理论指导。
【成果启示】
本研究直接证明了非晶合金热历史对其晶化动力学存在遗传性，揭示了了弛豫温度对非晶合金形核动力学的影响规律，并为通过调控非晶态弛豫过程优化纳米晶软磁性能提供了理论指导。
致谢：本工作得到了国家自然科学基金项目的支持。
【数据概览】
图1.保留弛豫焓与Avrami常数之间的关联
图2.矫顽力随保留弛豫焓的变化
图3.磁导率随保留弛豫焓的变化
图4.铁损随保留弛豫焓的变化
（臧博闻）