西南交大《MSEA》：高熵合金磁机械滞后与位错能量耗散的协同阻尼效应机理！

编辑推荐：文章通过机械合金化（MA）和放电等离子烧结（SPS）制备了一种高熵合金，并研究了构型熵对其微观结构、磁性能和阻尼行为的影响。随着Co含量的增加，HEAs的构型熵从0.88R增加到1.23R，磁学性能显著降低，但内耗（IF）峰值单调增加。添加15at%Co元素时，最大内耗达到0.073。随着构型熵的增加，除了铁磁阻尼机制外，位错阻尼机制也被引入到HEAs中，磁机械滞后和位错能量耗散的协同效应，确保了FeMnCrCo 高熵合金在宽应变幅度下保持高阻尼性能。通过微观结构的调控，可以扩大阻尼合金在极端条件下的应用可能性。

高熵合金得益于其特殊的微观结构和前所未有的机械性能结合，迅速成为一个新的研究前沿，其一系列卓越的性能，包括高强度、延展性/韧性、出色的耐磨性和热软化性，为合金设计提供了一种新的概念。从构型熵的角度设计一种新材料成为可能，进而突破传统材料的性能限制。随着高速化和稳定化的发展需求，降低振动和噪声影响变得越来越重要。阻尼合金通过其内在机理，能够将机械振动能转化为热能，这被认为是解决这一问题的最有效途径。

迄今为止，大量具有高阻尼性能的合金不断被发现。在这些阻尼合金中，很多在特定的工程环境中应用有限。因此，探索一类综合性的结构和功能一体化材料对于阻尼合金更广泛应用具有重要现实意义。而通过高熵合金的成分设计理念，调整其元素分布或构型熵，进而调控出优异的结构和功能特性，将是结构-功能一体化材料极具前途的选择之一。

西南交通大学王万鑫硕士生为第一作者，徐轶副教授为通讯作者，研究了FeMnCrCo系高熵合金磁机械滞后与位错能量耗散的协同阻尼效应机理，详细讨论了构型熵对微观结构、磁性能和阻尼行为的影响。相关论文以题为“Synergistic damping effect mechanism of magneto-mechanical hysteresis and dislocations energy dissipation in FeMnCrCo high entropy alloys”发表在Materials Science and Engineering: A。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.141412

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图1 SEM 图像和 EDS 图：(a) Fe ₆₅ Mn ₂₀ Cr ₁₅ HEA；(b) Fe ₅₀ Mn ₂₀ Cr ₁₅ Co ₁₅ HEA

图2 Fe _65-x Mn ₂₀ Cr ₁₅ Co _x (x = 0, 5, 10, 15) HEA的阻尼-应变幅值图

图3 磁滞回线图：(a) Fe _65-x Mn ₂₀ Cr ₁₅ Co _x (x = 0, 5, 10, 15) HEA；(b) Fe ₆₅ Mn ₂₀ Cr ₁₅ HEA；(c) Fe ₆₀ Mn ₂₀ Cr ₁₅ Co ₅ HEA；(d) Fe ₅₅ Mn ₂₀ Cr ₁₅ Co ₁₀ HEA；(e) Fe ₅₀ Mn ₂₀ Cr ₁₅ Co ₁₅ HEA

图4 HEAs的磁畴结构：(a) Fe ₆₅ Mn ₂₀ Cr ₁₅ HEA；(b) Fe ₆₀ Mn ₂₀ Cr ₁₅ Co ₅ HEA；(c) Fe ₅₅ Mn ₂₀ Cr ₁₅ Co ₁₀ HEA；(d) Fe ₅₀ Mn ₂₀ Cr ₁₅ Co ₁₅ HEA。

图5 Fe ₅₀ Mn ₂₀ Cr ₁₅ Co ₁₅ HEA的TEM图像：(a) (b) (c)明场图像；(b)对应于(a)中红色线框标记的区域的图像；(d)是(c)中用红色圆圈标记的 SAED 图案。

*文：熊王文。感谢论文作者团队对本文的大力支持。