Co-Fe-Ni系磁性高熵合金的组织与性能.pdf

Co-Fe-Ni系磁性高熵合金的组织与性
能

Co-Fe-Ni系磁性高熵合金的组织与性能

摘要：随着高熵合金的研究发展，Co-Fe-Ni系磁性高熵合金
受到了广泛关注。本文综述了该类高熵合金的组织与性能研究
进展，包括原位合成、凝固组织、力学性能和磁性能等方面。
该类高熵合金的原位合成方法为前人研究的重要成果，可以控
制其组织和性能。凝固组织主要包括非晶态、具有不同相的多
相结构、均匀的固溶体和奇异的晶体结构等，这些结构对其力
学性能和磁性能有不同的影响。力学性能会随着不同的组织结
构而发生变化，而磁性能主要受其晶体结构、元素成分和制备
条件的影响。最后，本文探讨了未来该类高熵合金在材料领域
的应用前景。

关键词：高熵合金；Co-Fe-Ni；原位合成；凝固组织；力学性
能；磁性能

一、引言

高熵合金是指由至少五种等量成分组成的单相或多相固体溶液，
其熵（混杂状态的自由能）与其它均匀固溶体的相比非常高。
由于多重成分的加入，高熵合金具有出色的物理化学性质，比
如高劲度、高韧性、高温强度等优点，因此被广泛应用于材料
领域。近年来，Co-Fe-Ni系磁性高熵合金因其特殊的组织结
构和磁性能而备受关注。本文将综述Co-Fe-Ni系高熵合金的
组织结构和性能，并探讨其未来在材料领域的应用前景。

二、原位合成

高熵合金的原位合成方法是影响其组织和性能的重要因素之一。
Co-Fe-Ni系磁性高熵合金的原位合成方法主要包括：机械合
金化、等温球磨、高温反应和等离子弧熔炼等。其中，机械合
金化是一种先进的原位制备方法，该方法可通过高能球磨、放
电等作用使粉末混合均匀化，形成新的物相。例如，用球磨法
合成CoFeNiCuAlx高熵合金，球磨时间越长，高熵合金的熵也
越高。静态热处理后，该合金表现出良好的塑性和热处理稳定
性。

三、凝固组织

磁性高熵合金的凝固组织对其力学性能和磁性能有较大的影响。
一些高熵合金的非晶态和纳米晶组织，如CoFeNiCrP和
CoNiFeCrAlY，表现出优异的力学性能，如高强度和高韧性。
另外一些高熵合金包含奇特的多相组织，在多相领域表现出各
种新奇的物理化学性质，如热运动动力学、结构演进和传输等
方面。例如，CoFeNiNb/Cu复合多元合金的接头可通过焊接获
得，同时具有优异的力学性能和磁性能。这可以归因于复合多
元合金中的“边界工程”的作用，即界面处出现的固溶体反应。

四、力学性能

高熵合金的力学性能受其组织结构的影响。Co-Fe-Ni系高熵
合金尤其表现出良好的力学性能，如高强度、高韧性和高延展
性。据报道，添加掺杂物的Co-Fe-Ni系高熵合金具有良好的
力学性能，如高强度、良好的塑性和热处理稳定性。此外，通
过优化制备工艺和合金成分，Co-Fe-Ni系高熵合金的循环稳
定性也得到了显著提高。因此，这类高熵合金被广泛应用于诸
如航空航天、高速机械以及纳米/微电子组装等领域。

五、磁性能

Co-Fe-Ni系高熵合金在磁性领域的应用前景较为广泛。磁性
高熵合金的磁性能与其晶体结构、元素成分和制备条件等因素
有关。在研究Co-Fe-Ni系磁性高熵合金的磁性性能时，需要
分析其表面和体相磁性。表面磁性通常由表面氧化和自旋约束
引起，而体相磁性则取决于合金自身的晶体结构。例如，
FeCoNiCu高熵合金具有优异的磁性性能，表现出高饱和磁化
强度、低矫顽力和低磁滞回线，这主要归因于其具有强磁各向
异性的面心立方结构。此外，某些Co-Fe-Ni系磁性高熵合金
可被应用于高密度磁记录、传感器和储能材料等领域。

六、结论

总之，Co-Fe-Ni系磁性高熵合金的组织和性能研究是近年来
高熵合金研究的热点之一。该类高熵合金的原位合成和凝固组
织、力学性能和磁性能等方面均受到了广泛关注。未来，随着
技术的发展，这类高熵合金将在储能、磁记录、传感器等领域

得到更广泛的应用
Co-Fe-Ni系磁性高熵合金具有诸多优良的性能和应用前景。
随着制备工艺和合金成分的优化，其内在的多元均匀性和循环
稳定性也逐渐得到了提高，这进一步拓展了其应用领域。

在储能领域，Co-Fe-Ni系高熵合金因其高比能量密度、低内
阻和良好的热处理稳定性被广泛研究。目前已有研究表明，高
熵合金作为负极材料时具有较长的循环寿命和良好的性能稳定
性。同时，高熵合金的材料设计和制备也为电池等储能装置提
供了新的思路和方向。

在材料领域，Co-Fe-Ni系高熵合金的优异力学性能和高温稳
定性，使其被广泛应用于高速机械和航空航天领域。同时，该
类高熵合金在微电子封装和MEMS等领域也展现了其巨大的潜
力。

在磁性领域，Co-Fe-Ni系高熵合金具有优异的磁性性能，并
且其磁性能可通过调整合金成分或制备工艺进行优化。因此，
在高密